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一种基于能量调控的深埋软岩隧道支护结构设计方法技术

技术编号:45496985 阅读:17 留言:0更新日期:2025-06-10 17:51
本发明专利技术提供了一种基于能量调控的深埋软岩隧道支护结构设计方法,属于隧道工程技术领域;包括:获得地应力在大主应力方向、中主应力方向以及小主应力方向的分量;制作岩石圆柱体试件和立方体试件;对圆柱体试件开展常规单轴压缩试验,获取围岩的基本强度参数;对立方体试件开展真三轴加卸载试验,获取围岩的极限耗散能;拟定隧道锚杆支护结构设计方案;建立考虑围岩和锚杆协同作用的深埋软岩隧道计算模型,并计算其围岩的耗散能密度和支护结构的吸收能;计算围岩的失稳能量判断依据和锚杆的失稳能量判断依据;判断围岩的稳定性以及判断锚杆的稳定性。本发明专利技术适用于处于深部高能地质环境的隧道,能反映高地应力深埋软岩隧道失稳破坏的能量驱动本质。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于隧道工程,涉及一种基于能量调控的深埋软岩隧道支护结构设计方法


技术介绍

1、在铁路隧道工程建设中出现的高地应力深埋软岩隧道,由高地应力引发的挤压大变形给隧道的施工建设和后期的运营安全带来了极大的危害。高地应力深埋软岩隧道的支护结构设计问题一直困扰着广大隧道建设者。既有的支护结构设计方法主要依赖于对挤压潜势的预测,根据预测方法的不同可分为工程类比法、理论分析法和机器学习法。工程类比法是基于对类似围岩条件和使用功能的既有隧道案例的综合分析,建立高地应力深埋软岩隧道大变形分级评价方法,并对不同的变形等级提出相应的支护方案及支护参数供工程设计参考。理论分析法是通过理论解析的方法计算围岩与支护相互作用过程的应力和变形,进而评价隧道的稳定性,根据评价结果对支护方案进行优化。机器学习法是通过搜集大量的变形监测数据和地层条件参数,提出影响隧道变形的关键因素,选取合适的机器学习模型进行训练,并通过调整参数和算法优化模型的预测精度,最后利用训练好的模型预测实际工程的隧道变形,根据预测结果评估挤压风险、设计支护结构。

2、既有的支护设计方法主要从应力本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种基于能量调控的深埋软岩隧道支护结构设计方法,其特征在于,包括以下步骤:

2.根据权利要求1所述的基于能量调控的深埋软岩隧道支护结构设计方法,其特征在于,所述围岩的基本强度参数包括:弹性模量、泊松比、单轴抗压强度、剪胀系数、峰值地质强度指标、围岩质量特征参数和扰动系数;

3.根据权利要求1所述的基于能量调控的深埋软岩隧道支护结构设计方法,其特征在于,所述初步拟定的隧道支护结构的相关参数,包括:沿隧道轴向相邻锚杆的布置间距为、沿洞周环向相邻锚杆之间的夹角为、锚杆的长度为、锚固区的直径为、锚杆的弹性模量、锚杆的硬化模量、锚杆的屈服强度、锚杆的极限抗拉强度、锚杆的...

【技术特征摘要】

1.一种基于能量调控的深埋软岩隧道支护结构设计方法,其特征在于,包括以下步骤:

2.根据权利要求1所述的基于能量调控的深埋软岩隧道支护结构设计方法,其特征在于,所述围岩的基本强度参数包括:弹性模量、泊松比、单轴抗压强度、剪胀系数、峰值地质强度指标、围岩质量特征参数和扰动系数;

3.根据权利要求1所述的基于能量调控的深埋软岩隧道支护结构设计方法,其特征在于,所述初步拟定的隧道支护结构的相关参数,包括:沿隧道轴向相邻锚杆的布置间距为、沿洞周环向相邻锚杆之间的夹角为、锚杆的长度为、锚固区的直径为、锚杆的弹性模量、锚杆的硬化模量、锚杆的屈服强度、锚杆的极限抗拉强度、锚杆的屈服应变以及锚杆的破坏应变。

4.根据权利要求1所述的基于能量调控的深埋软岩隧道支护结构设计方法,其特征在于,计算围岩的耗散能密度和支护结构的吸收能的具体过程如下:

5.根据权利要求4所述的基于能量调控的深埋...

【专利技术属性】
技术研发人员:施成华郑可跃贾朝军雷明锋娄义黎黄娟彭铸朱仔旭朱涛
申请(专利权)人:中南大学
类型:发明
国别省市:

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