[发明专利]岩溶地层中盾构隧道沿线溶洞填充注浆量确定方法

权利要求书

1.一种岩溶地层中盾构隧道沿线溶洞填充注浆量确定方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

第一步、施工现场地质勘测，确定本区域是否分布覆盖型岩溶，若确定有覆盖型岩溶进行第二步；

第二步、根据地质钻孔的钻探结果，确定隧道沿线溶洞的分布情况；

第三步、确定溶洞分布规律的分形参数；

根据溶洞的分布情况，绘制以高度h的自然对数lnh为横坐标、大于该高度的溶洞个数N的自然对数lnN为纵坐标的关系图，确定溶洞体积确定模型的截距常数C_i和斜率常数D_i；

第四步、根据分形参数确定溶洞体积，并根据现场注浆量确定溶洞注浆量系数，确定现场区域溶洞注浆量；

第三步中，具体为：

1)用尺寸计算数量的分形方法确定溶洞体积模型即数量-尺寸模型如下：

N＝Ch^-D，

式中：h为溶洞高度；N为高度不小于h的溶洞总数；D为斜率常数；C为截距常数，其值等于溶洞高度最小时的地质钻孔数；

对上式两边取对数，得到lnN与lnC的线性关系表达式：

lnN＝-Dlnh+lnC；

2)绘制以lnh为横坐标、以lnN为纵坐标的关系图，并进行线性拟合；关系图中的线性分布看作是以lnh为横坐标、以lnN为纵坐标、斜率为-D、在y轴上的截距为lnC的直线；

当lnh和lnN的点所做出的直线不能用一条直线来描述lnh和lnN的关系时，采用分段直线来表示，相应的C变成C_i、D变为D_i，此处i为多段直线的序号。

2.根据权利要求1所述的一种岩溶地层中盾构隧道沿线溶洞填充注浆量确定方法，其特征在于，第四步中，具体为：

1)假设：N与h之间为连续型函数关系N＝Ch^-D、单个溶洞体积为abh，a、b为相应溶洞矩形的边长，则分布在[N，N+dN]区间范围内的溶洞体积为dV＝abh×dN，于是溶洞总体积为：

其中：d为微分符号；

对上式进行微分变换、积分，并代入截距常数C_i和斜率常数D_i，得到确定溶洞体积的表达式；其过程如下：

式中：N_max为溶洞的最大数量；N_min为溶洞的最小数量；h_max为溶洞的最大高度；h_min为溶洞的最小高度；C₁为第一段lnN-lnh直线在纵轴上的截距；D₁为第一段lnN-lnh直线的斜率；C_i为第i段lnN-lnh直线在纵轴上的截距；D_i为第i段lnN-lnh直线的斜率；H₁为第一段lnN-lnh直线的左端点对应的h值；H₂为第二段lnN-lnh直线的左端点对应的h值；H_i为第i段lnN-lnh直线的左端点对应的h值；H_i+1为第i+1段lnN-lnh直线的左端点对应的h值；A为由钻孔划分的若干矩形中探测到溶洞部分矩形面积之和；n为lnN-lnh直线所划分的段数；公式中各参数的上标均为指数；

2)对于隧道沿线已注浆的区段，用上述溶洞体积的表达式计算溶洞体积V₁，并记录实际注浆量V_r，计算溶洞注浆量系数α＝V_r/V₁；

3)对于隧道沿线未注浆的区段，用上述溶洞体积的表达式计算溶洞体积V₂，并用上述得到的溶洞体积注浆量系数确定溶洞注浆量V_p＝αV₂。

3.根据权利要求1-2任一项所述的一种岩溶地层中盾构隧道沿线溶洞填充注浆量确定方法，其特征在于，所述第一步，具体为：

1)通过钻孔取土的方法对需要加固的区域进行土层划分，随后获取施工现场土样进行室内常规土工试验，得到施工现场土层划分信息和地质信息，并绘制土层的物理力学性质图；

2)在探测区域内进行地质钻探，钻孔沿探测区域均匀分布，钻孔深度根据所需探测深度确定；

3)根据1)、2)结果，确定本区域是否分布覆盖型岩溶。