[发明专利]一种基于隧道变形确定围岩弱化发展范围的方法

说明书

本发明涉及一种基于隧道变形确定围岩弱化发展范围的方法，包括：步骤S1：采集隧道衬砌数据L_j；步骤S2：运用荷载结构法计算不同围岩压力下的隧道衬砌数据L_s；步骤S3：建立与采集的隧道衬砌数据L_j和运用荷载结构法计算的隧道衬砌数据L_s有关的目标函数S，目标函数S满足设定条件时，记录荷载结构法施加的围岩压力P；步骤S4：根据所述围岩压力P计算围岩松动范围h_j；步骤S5：计算设计围岩压力下的围岩松动范围h_s；步骤S6：根据围岩压力P计算的围岩松动范围h_j和设计围岩压力下的围岩松动范围h_s得到围岩弱化发展范围h_r。与现有技术相比，本发明具有快速、无损、精度高的优点，实施成本低廉，可广泛应用于管廊管沟、顶管隧道等其他类似地下工程中。

技术领域

本发明涉及隧道安全技术领域，尤其是涉及一种基于隧道变形确定围岩弱化发展范围的方法。

背景技术

隧道运营过程中，由于高地应力、地热、地下水等作用的影响，改变了围岩力学特性，使围岩弱化，降低了围岩承载性能，打破了原有的围岩-衬砌的相对稳定状态，威胁隧道结构安全。为探明围岩弱化范围及程度，通常采用钻孔取样，进行室内试验的方法，但这种方法存在以下缺陷：

(1)由于钻孔数量有限，通常根据钻孔试验结果估算未钻孔部位围岩弱化范围，难以准确的获得隧道围岩弱化范围。

(2)钻孔所取岩样脱离了原始的赋存环境，试验结果不能准确的反映岩体力学特性。

(3)该方法整个流程时间较长，易错过隧道维修加固的最佳时机。

(4)在已有衬砌结构钻孔对衬砌自身结构也是一种破坏，降低了衬砌结构承载性能。

因此，亟需一种快速、无损的方法确定围岩弱化发展的范围及趋势。

中国发明专利CN108278109A说明书公开了一种地下工程弱化围岩加固时机确定方法，包括：现场获取不同时段下，在开挖体的设定观测区域处不同深度的围岩强度，并计算不同时段的围岩平均强度；拟合围岩平均强度随时间变化的对应关系；根据所述对应关系，计算当围岩平均强度弱化到设定强度时所对应的时间。该方法还包括：现场获取开挖体在设定观测区域处未弱化时的不同深度的初始围岩强度，通过初始围岩强度计算初始围岩平均强度，所述对应关系将所述初始围岩平均强度作为初始时间的数据进行拟合。现场获取开挖体在观测区域处不同深度的初始围岩强度和/或弱化后围岩强度包括：在所述观测区域处进行钻孔，通过获取钻机在钻进过程中反映围岩强度的钻进参数，得到不同深度处对应的围岩强度。该发明通过钻机的钻进过程获取参数，破坏了自身结构。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种基于隧道变形确定围岩弱化发展范围的方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种基于隧道变形确定围岩弱化发展范围的方法，包括以下步骤：

步骤S1：采集隧道衬砌数据L_j；

步骤S2：运用荷载结构法计算不同围岩压力下的隧道衬砌数据L_s；

步骤S3：建立与采集的隧道衬砌数据L_j和运用荷载结构法计算的隧道衬砌数据L_s有关的目标函数S，目标函数S满足设定条件时，记录荷载结构法施加的围岩压力P；

步骤S4：根据所述围岩压力P计算围岩松动范围h_j；

步骤S5：计算设计围岩压力下的围岩松动范围h_s；