[发明专利]一种岩溶地区盾构隧道安全盾尾注浆压力的确定方法

摘要

本发明提供一种岩溶地区盾构隧道安全盾尾注浆压力的确定方法，包括：获取隧道设计参数，确定施工现场地质情况并进行土层划分，判断施工现场是否为砂土岩溶地层，确定各土层的工程地质参数；确定隧道沿线溶洞的分布情况，并确定溶洞与隧道之间各土层的厚度；根据溶洞边界面上的力学平衡，建立溶洞安全平衡公式；根据溶洞安全平衡公式，确定安全传递压力的计算公式，计算各溶洞的安全传递压力；计算各溶洞的安全注浆压力，则各溶洞施工段的安全盾尾注浆压力为安全注浆压力，若两个及其以上溶洞处于同一溶洞施工段，则取安全注浆压力中的最小值。本发明保证了岩溶地区盾构隧道施工注浆压力的合理性，防止了注浆压力过大导致的溶洞塌陷破坏。

主权项

1.一种岩溶地区盾构隧道安全盾尾注浆压力的确定方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：第一步、根据隧道设计与施工方案，确定隧道埋深h、隧道直径R；在隧道沿线获取施工现场土样，对施工现场土样进行重度试验、内摩擦角和粘聚力试验、静止侧压力试验，以确定施工现场各土层的重度γ_a、内摩擦角内粘聚力c_a和静止侧压力系数K_0a；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上覆软土岩溶地区；a为由地面向下第a层土层；第二步、对隧道沿线进行地质钻探，确定隧道沿线溶洞的分布情况，并确定溶洞与隧道之间各土层的厚度l_e；e为由隧道底部起至溶洞顶部第e层土层；第三步、根据溶洞边界面上的力学平衡，建立关于溶洞顶托力M、土体摩擦力F、土体重力G和注浆传递力T的溶洞安全平衡公式：M+F＝G+T；第四步、根据溶洞安全平衡公式，确定安全传递压力t的计算公式，计算各溶洞的安全传递压力；其中：所述安全传递压力t的计算公式为：式中：K₀为溶洞顶部土层的静止侧压力系数；γ为溶洞顶部土层的重度，kN/m³；l_e为溶洞与隧道之间各土层的厚度，m；为溶洞顶部土层的内摩擦角，°；c为溶洞顶部土层的内粘聚力，kN/m²；γ'_e为溶洞与隧道之间各土层的重度，kN/m³；第五步、计算各溶洞的安全注浆压力P，则各溶洞施工段的安全盾尾注浆压力为安全注浆压力P，若两个及其以上溶洞处于同一溶洞施工段，则取安全注浆压力P中的最小值；所述安全注浆压力P的计算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；i为虚数单位；d为隧道轴线至地表的竖直距离，m；P为安全注浆压力，kPa；所述溶洞与隧道之间各土层的厚度l_e为：隧道底部至溶洞顶部之间区域内各土层的厚度；求解上述关系式，然后令x的值为0，令y的值为溶洞埋深h'，得安全注浆压力P的值。