【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及岩土工程，具体是一种软岩大变形隧道二衬受力预测方法。
技术介绍
1、软岩大变形隧道最突出的特点在于变形大，使得初支变形失稳，二衬开裂问题尤其严重，给施工造成很大的困难。主要原因在于，设计时其资料不完整，导致结构和地层匹配不好，施工进度与质量控制不匹配。上世纪70年代，国内就引入了隧道动态设计理念，实现该理念主要是结合监测与支护信息化，实现对施工设计的信息补全输入，完善相关设计。但是从一些软岩大变形隧道施工过程来看，主要侧重于施工技术的调整与现场试验。
2、总体来说，软岩大变形隧道动态设计主要以经验和技术两条路线为主。软岩大变形隧道结构受力的动态设计关乎的是设计和施工方面问题，一是采用何种形式的结构；二是该结构在何时施工。目前无论是经验设计或技术设计，都着重面对的是第一个问题，即采用何种形式。然而，对于第二个问题研究尚少，由于软岩大变形隧道初支稳定性差，二衬也需要作为承载结构的一部分，当二衬施作时间太早，则二衬受力太大，容易开裂；二衬施作时间太晚，初支变形过大，容易侵线失稳。
3、为此，需要提出一种能够预测软岩大变形隧道二衬受力的方法，为动态设计计算提供依据，从而为确定合适的二衬施作时间提供指导。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是为了解决现有技术的不足，提供一种软岩大变形隧道二衬受力预测方法。
2、为实现本专利技术的目的所采用的技术方案是：
3、一种软岩大变形隧道二衬受力预测方法，包括以下步骤：
4、步骤1
5、所述隧道断面尺寸包括隧道开挖半径r1与隧道初支半径r2；
6、所述围岩参数包括围岩弹性模量e1、泊松比μ1；
7、步骤2：获取围岩压力p1；
8、步骤3：在隧道开挖过程中，在隧道断面布设变形监测点，进行变形监测；
9、步骤4：根据步骤3的变形监测数据绘制隧道断面的变形量随时间变化曲线，采用指数函数进行拟合得到隧道断面的变形-时间拟合函数以及最终变形量；
10、步骤5：假定二衬施作时间t，根据步骤2所得到的隧道断面的变形-时间拟合函数和最终变形量计算该t时刻施加二衬后对应的残余变形量 u c，，ut为该t时刻的隧道断面变形量；
11、步骤6：根据厚壁圆筒理论的在围岩压力p1和初支与二衬间接触压力p2作用下初支内壁的变形u21的弹性理论拉密解答式，计算t时刻施加二衬后的初支与二衬间接触压力p2；
12、u21的弹性理论拉密解答式如下：
13、；
14、所述u21等于步骤5得到的残余变形量 u c；
15、步骤7，检查步骤6所得初支与二衬间接触压力p2是否合理，如合理则停止计算，如不合理则重新确定二衬施作时间，重复步骤5—步骤7，直至p2合理。
16、在上述技术方案中，步骤1中，当隧道为非圆形断面时，隧道开挖半径r1和隧道初支半径r2按照等效半径进行计算，计算公式如下：
17、；
18、b1为隧道开挖跨度，h1为隧道开挖高度；
19、；
20、b2为隧道初支跨度，h1为隧道初支高度。
21、在上述技术方案中，利用全站仪进行隧道断面的监测点的变形监测。
22、在上述技术方案中，所述隧道断面的变形-时间拟合函数表达式如下：
23、，式中，ut为t时刻的隧道断面变形量，a为拟合参数。
24、在上述技术方案中，步骤7中，根据隧道初支与二衬荷载分担比g0是否适合于隧道围岩级别，来判断p2是否合理；
25、；
26、不同级别的隧道围岩与所适合的g0的关系如下：
27、隧道围岩级别为iii级时，其适合的g0为0~0.2；
28、隧道围岩级别为iv级时，其适合的g0为0.1~0.5；
29、隧道围岩级别为v级时，其适合的g0为0.1~0.7；
30、隧道围岩级别为vi级时，其适合的g0为0.3~0.9。
31、与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
32、本专利技术将隧道的厚壁圆筒理论受力模型和隧道初支的残余变形量相结合，预先根据变形监测数据采用指数函数进行拟合得到隧道断面的变形-时间拟合函数以及最终变形量；然后假定二衬施作时间t，根据隧道断面的变形-时间拟合函数和最终变形量计算该t时刻施加二衬后对应的残余变形量；再根据厚壁圆筒理论的在围岩压力p1和初支与二衬间接触压力p2作用下初支内壁的变形u21的弹性理论拉密解答式，计算t时刻施加二衬后的初支与二衬间接触压力p2；最后检查所得初支与二衬间接触压力p2是否合理，如不合理则重新确定二衬施作时间，直至p2合理。
33、本专利技术所提出的方法，特别适用于软岩大变形隧道动态设计，通过该方法能够准确的预测二衬施作时间t所对应的初支与二衬间接触压力p2，通过评估所预测的p2的合理性，进而确定合适的二衬施作时间。
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1.一种软岩大变形隧道二衬受力预测方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的软岩大变形隧道二衬受力预测方法，其特征在于：步骤1中，当隧道为非圆形断面时，隧道开挖半径r1和隧道初支半径r2按照等效半径进行计算，计算公式如下：
3.根据权利要求1所述的软岩大变形隧道二衬受力预测方法，其特征在于：利用全站仪进行隧道断面的监测点的变形监测。
4.根据权利要求1所述的软岩大变形隧道二衬受力预测方法，其特征在于：所述隧道断面的变形-时间拟合函数表达式如下：
5.根据权利要求1所述的软岩大变形隧道二衬受力预测方法，其特征在于：步骤7中，根据隧道初支与二衬荷载分担比G0是否适合于隧道围岩级别，来判断P2是否合理；
【技术特征摘要】
1.一种软岩大变形隧道二衬受力预测方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的软岩大变形隧道二衬受力预测方法，其特征在于：步骤1中，当隧道为非圆形断面时，隧道开挖半径r1和隧道初支半径r2按照等效半径进行计算，计算公式如下：
3.根据权利要求1所述的软岩大变形隧道二衬受力预测方法，其特征在于：利...
【专利技术属性】
技术研发人员：于长一，曹永华，徐宾宾，张义明，刘世纲，邱朋，王建军，
申请(专利权)人：中交天津港湾工程研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：
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