[发明专利]一种砂土岩溶地层盾构隧道注浆安全溶洞距离的确定方法

摘要

本发明提供了一种砂土岩溶地层盾构隧道注浆安全溶洞距离的确定方法，所述方法针对砂土岩溶地层盾构隧道正下方分布有溶洞的地质情况，根据溶洞边界处的力学平衡和注浆压力在岩土体中的传递规律，运用特征点进行三次样条拟合，以建立注浆压力和垂直距离的关系曲线，从而得到在隧道设计注浆压力下的安全溶洞距离。本发明不仅克服了现有技术中未考虑盾尾注浆对隧道附近溶洞影响的问题，为溶洞处理范围的确定提供了更全面可靠的依据，保障了盾构隧道施工的安全性，而且简单、实用，便于推广。

主权项

1.一种砂土岩溶地层盾构隧道注浆安全溶洞距离的确定方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：第一步、获取隧道设计参数，在隧道沿线获取施工现场土样，对施工现场土样进行室内常规土工试验，确定施工现场地质情况并对施工现场进行土层划分，判断施工现场是否为砂土岩溶地层，确定施工现场各土层的工程地质参数；所述工程地质参数包括：重度γ、内摩擦角内粘聚力c和静止侧压力系数K₀；第二步、计算在盾构隧道注浆施工过程中，当隧道与正下方溶洞之间垂直距离l的值为特征垂直距离l′时对溶洞的特征传递压力t；所述特征传递压力t按下式计算：式中：K₀为静止侧压力系数；γ为重度，kN/m³；l′为特征垂直距离，m；为内摩擦角，°；c为内粘聚力，kN/m²；所述垂直距离l为隧道正下方溶洞的顶部与隧道底部之间的距离；所述特征垂直距离l′的取值为0.25R、0.5R、0.75R、R的垂直距离l，其中R为隧道直径；第三步、计算在盾构隧道注浆施工过程中，当隧道与溶洞之间为特征垂直距离l′时的特征注浆压力P′；所述特征注浆压力P′的确定方法为建立如下关系式：式中：t为特征传递压力，kPa；Re表示取实部；Z为复变函数，Z＝x+iy，其中，x、y为自变量；φ(Z)和ψ(Z)为解析函数；φ′(Z)为解析函数φ(Z)的一阶导数；φ”(Z)为解析函数φ(Z)的二阶导数；ψ′(Z)为解析函数ψ(Z)的一阶导数；i为虚数单位；m、n、q为计算参数，不具有实际意义；r为隧道半径，m；d为隧道轴线至地表的竖直距离，m；P′为特征注浆压力，kPa；求解上述关系式，然后令x的值为0，令y的值为特征深度d′，得特征注浆压力P′的值；第四步、建立以注浆压力P为纵坐标、以垂直距离l为横坐标的二维坐标系，取特征垂直距离l′和相应特征注浆压力P′在二维坐标系中所对应的点，用三次插值样条拟合法建立注浆压力P与垂直距离l的关系曲线：P＝f(l)；第五步、在以注浆压力P为纵坐标、以垂直距离l为横坐标的二维坐标系中，建立P＝T的横线，其中T为隧道设计注浆压力；所述横线与光滑曲线P＝f(l)的交点所对应的垂直距离l即为隧道施工的安全溶洞距离L。