[发明专利]一种土质地层深埋不等跨隧道围岩压力确定方法

说明书

本发明公开了一种土质地层深埋不等跨隧道围岩压力确定方法。它主要包括如下步骤：建立土质地层深埋不等跨隧道破坏模式；计算黏聚力由非线性破坏准则得到；计算各个破坏体之间的速度关系与边长关系；计算深埋隧道周边破坏范围内土质围岩重力做功功率；计算深埋不等跨隧道周边破坏范围内土质围岩内能耗散功率；计算支护反力做功功率；根据能量守恒原理，并结合约束条件，求解支护反力，即可得到围岩压力。本发明为确定深埋不等跨隧道的围岩压力提供了计算方法，且能考虑两个隧道相对大小的影响，以及相对位置的影响，弥补了目前铁路/公路隧道设计规范、地下铁道设计规范等地下工程相关规范中没有不等跨隧道深埋时围岩压力确定方法的不足。

技术领域

本发明属于隧道设计与施工技术领域，具体涉及一种土质地层深埋不等跨隧道围岩压力确定方法。

背景技术

隧道围岩压力是影响隧道稳定与支护设计的重要因素。在遇到不等跨隧道情形，比如大横琴山隧道匝道(2车道，跨度小)与主洞(3车道，跨度大)存在不等跨的情况，以及在软土地层修建地铁，渡线段一般也存在大小跨不等的情况，隧道围岩压力的计算确定目前无章可循。而在设计施工中，如何确定围岩压力大小以及破坏范围直接涉及到支护设计与隧道施工安全。并且目前相关隧道规范，如公路隧道设计规范、铁路隧道设计规范、地下铁道设计规范，均没有涉及到不等跨隧道围岩压力的计算，至于如何计算深埋不等跨隧道的围岩压力相关文献更少。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术存在的上述技术问题，提供一种确定土质地层深埋不等跨隧道围岩压力的确定方法。

本发明的上述目的是通过如下的技术方案来实现的：

本发明的土质地层深埋不等跨隧道围岩压力确定方法，包括如下步骤：

(1)建立T₁洞与T₂洞土质深埋不等跨隧道围岩压力破坏模式；该破坏模式中，由于深埋，围岩破坏仅存在隧道周边，未波及到地表；该破坏模式可以考虑两个隧道跨度不相等、埋深不相等的情况，即T₁洞与T₂洞跨度不同，T₁洞、T₂洞的埋深不同；其中，T₁洞为大跨洞，T₂洞为小跨洞；

(2)土质围岩采用非线性破坏准则，其中，计算黏聚力由下式确定：

式中，c_t为计算黏聚力；m为非线性系数；c₀为土体初始黏聚力；σ_t为轴向拉应力；为计算摩擦角；

(3)计算各破坏块体之间的速度关系与边长关系，其包括如下步骤：

(Ⅰ)确定各破坏块体部分的速度场：

T₁洞上部破坏块体为三角形块体ΔB₁J₁O₁与梯形块体O₁J₁OC₁组成，速度为v₀，竖直向下；T₁洞左侧破坏块体为三角形块体ΔB₁AB，移动速度为v₁，相对速度为v_0,1；各破坏块体之间速度矢量与间断线夹角大小等于土质围岩的计算摩擦角各破坏块体速度满足矢量闭合；α为T₁洞左侧块体BA边与BB₁边的夹角；β为T₁洞左侧块体AB₁边与BB₁边的夹角；