[发明专利]隧道掌子面预支护与预加固的等效参数确定方法

摘要

本发明公开了一种隧道掌子面预支护与预加固的等效参数确定方法。本发明主要是，根据隧道掌子面超前预支护与预加固的实际情况，结合围岩条件，分为三种情况，其一、只预支护的情况及其等效参数确定；其二、只预加固的情况及其等效参数确定；其三、同时预支护与预加固的情况及其等效参数确定。本发明为隧道掌子面预支护与预加固的等效参数，提供了一种计算方法，解决了以往确定其等效参数的人为随意性问题。还可进一步判断所设计施工的预支护与预加固参数是否合适，并为优化设计施工提供参考。

主权项

1.一种隧道掌子面预支护与预加固的等效参数确定方法，其特征在于：根据隧道掌子面超前预支护与预加固的实际情况，结合围岩条件，分为三种情况，其一、只预支护的情况及其等效参数确定；其二、只预加固的情况及其等效参数确定；其三、同时预支护与预加固的情况及其等效参数确定；其一、只预支护的情况下，预支护等效参数的确定方法如下：(1)确立如下公式：式中，为掌子面围岩的内摩擦角；为预支护后的等效内摩擦角；c为掌子面围岩的黏聚力；A_b为预支护的单个横截面积；S_x为预支护的环向间距；h₁为预支护的厚度；τ_b为预支护的抗剪强度；c'为围岩预支护后的等效黏聚力；E为掌子面围岩的变形模量；E'为预支护后的等效变形模量；E_b为预支护的变形模量。(2)各参数的计算方法如下：掌子面预支护的厚度h₁由下式计算：h₁＝l·sina；式中，l为预支护的长度；a为预支护的外插角；预支护的抗剪强度τ_b由下式计算：τ_b＝(0.5～0.6)f_y；式中，f_y为预支护的抗压强度；预支护的单个横截面积A_b由下式计算：(a)对于预支护为超前锚杆的，式中，d为超前锚杆直径；(b)对于预支护为超前小导管或超前管棚的，式中，d₁为超前小导管或者超前管棚外径；t为超前小导管或超前管棚的壁厚；其二、只预加固的情况下，预加固等效参数的确定方法如下：确立如下公式：c'＝48.265+0.225R_c；式中，c'为预加固后的等效黏聚力；为预加固后的等效内摩擦角；E'为预加固后的等效变形模量；R_c为预加固后的单轴抗压强度，如果没有做单轴抗压强度的条件，则可根据预加固时的水灰比W/C进行估算单轴抗压强度R_c，其按下式计算：R_c＝7500(W/C)^‑2；式中，W/C为预加固时的水灰比；其三、同时预支护与预加固的情况下，其等效参数的确定方法如下：确立如下公式：式中，c'为预支护与预加固后的等效黏聚力；为为预支护与预加固后的等效内摩擦角；E'为预支护与预加固后的等效变形模量；R_c为预加固后的单轴抗压强度；A_b为预支护的单个横截面积；τ_b为预支护的抗剪强度；S_x为预支护的环向间距；E_b为预支护的变形模量；h为同时预支护与预加固的厚度，其按下式取值：h＝min(h₁,h₂)；式中，min为取两者中的最小值；h₁为掌子面预支护的厚度；h₂为预加固的横向厚度，其按下式计算：h₂＝2·[R²‑(S_x/2)²]^1/2；式中，R为预加固浆液的扩散半径，其按下式确定：R＝(0.6～0.7)S_x。