[发明专利]不良地质段水工圆形有压隧洞衬砌的计算方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种水工圆形有压隧洞的衬砌计算，尤其是一种不良地质段水工圆形有压隧洞衬砌的计算方法。

背景技术

通常水工隧洞的衬砌是根据地质专业通过勘探手段确定的围岩类别及相应的力学参数进行结构计算的，不良地质段（如Ⅳ、Ⅴ类围岩），因其力学参数较低，因此计算出来的衬砌厚度较大，配筋量也较大。但在水工隧洞开挖时，不良地质段一般都采用了大量的支护措施，如超前锚杆、钢桁架支撑、全断面系统支护锚杆、挂网钢筋、喷混凝土、固结灌浆等，围岩自身承载能力和完整性都有了较大的提高，力学参数也有所提高，这些在水工隧洞衬砌计算时通常不予考虑，仍然采用支护前的围岩力学参数进行计算，例如当采用厚壁圆筒方法进行水工圆形有压隧洞衬砌计算时，计算公式如下：

K0=E1+μ]]>

其中：K₀——单位弹性抗力系数（N/cm³）；

E——支护前的岩体变形（弹性）模量（N/cm²）；

μ——泊松比。

E为岩体的变形（弹性）模量（N/cm²），这些参数为采用支护措施前的围岩力学参数，这种做法不尽合理，隧洞衬砌结构受力也没有真实反映实际的受力情况，同时造成衬砌厚度过大、配筋量过大，工程投资大，不经济。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，提供一种不良地质段水工圆形有压隧洞衬砌的计算方法，即考虑围岩采取支护措施后，力学参数和围岩强度有所改善和提高，在使用目前常用的隧洞衬砌计算理论和方法，进行水工隧洞衬砌结构计算时采用提高后的围岩力学参数值，使得计算结果趋于合理，衬砌结构能够优化，配筋量减小，节省工程量。

本发明所采用的技术方案是：一种不良地质段水工圆形有压隧洞衬砌的计算方法，考虑Ⅳ、Ⅴ类类围岩采取支护措施后，围岩力学特性有所改善，根据水工隧洞衬砌计算理论和方法，在进行水工隧洞衬砌结构设计计算时采用调整后的围岩力学参数值。

当采用有限元理论方法进行计算时，直接对影响范围内岩体的变形模量进行修正λE，E为支护前的岩体变形模量，λ为围岩变形模量修正系数，根据不同岩性，通过现场试验确定，取值范围为1.2～1.5。

当采用厚壁圆筒方法进行水工圆形有压隧洞衬砌计算时，对K0值进行修正，修正计算公式如下：

K0=λE1+μ]]>

其中：K₀——单位弹性抗力系数（N/cm³）；

E——支护前的岩体变形模量（N/cm²）；

μ——泊松比；

λ——围岩变形模量修正系数，根据不同岩性，通过现场试验确定，取值范围为1.2～1.5。

所述采取支护工程措施为超前锚杆、超前小导管注浆、钢支撑、全断面系统支护锚杆、挂网钢筋、喷混凝土、固结灌浆中的一种或几种组合。

本发明系统考虑了隧洞支护和衬砌的合理受力组合，综合考虑水工隧洞的受力特性，同时对衬砌结构设计进行优化，如隧洞开挖断面减小、衬砌厚度减小，衬砌配筋量减少等。

本发明的有益效果是：在考虑不良地质段水工隧洞围岩支护措施后，围岩力学参数提高，可对衬砌结构进行优化，加快施工进度，节约工程量，获得良好的社会效益和经济效益。

附图说明

图1为本发明水工隧洞钢筋混凝土衬砌的剖面示意图。

图2为本发明水工隧洞支护措施剖面示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明：