[发明专利]一种越岭隧道初期支护的优化设计方法

摘要

本发明公开了一种越岭隧道初期支护的优化设计方法，属于越岭岩石隧道工程设计领域。该方法计入了在施作隧道初期支护以前围岩先已释放了的全部弹性/弹塑性自由变形位移，进而通过本发明建立的按裸洞开挖“应力释放率”为基准的数值仿真模拟，可据此对隧道初期支护进行安全、经济而又理论上合理有序的优化设计。该方法可通过分析计算对越岭岩石隧道初期支护设计方案进行安全性和经济性评价，并进一步给定初期支护的优化设计方法。针对现今国内外工程业界对初支设计偏于保守的问题，通过该方法进行初期支护的优化设计，可以有效降低初期支护的用钢量，从而降低工程造价。

主权项

一种越岭隧道初期支护的优化设计方法，其特征在于：实施步序如下：S1：对目标越岭隧道进行数值建模，模型中预设初期支护参数；S2：通过数值模拟，得出隧道开挖裸洞后的自由变形阶段应力释放率u0/u1，其中u0为在施作初期支护之前裸洞洞周围岩已释放的自由变形位移，u1为岩石塑性软化直至残余强度时的极限变形值；S3：通过数值分析计算隧道初期支护各关键点位的变形位移u2，且在模拟过程中，隧道开挖后先需按照所述自由变形阶段应力释放率对开挖区进行应力释放，然后再施作初期支护；S4：确定隧道初期支护后各关键点位的最大安全位移值，并将S3中的各关键点位的变形位移u2与对应点位的最大安全位移值进行对比；若u2小于且接近于最大安全位移值，则将原初期支护方案作为最优方案；否则，需根据最佳初支等代刚度k1对原初期支护方案进行调整，使u2小于且接近于最大安全位移值。