CN114060087B - 挤压性围岩隧道变形等级划分方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种挤压性围岩隧道变形等级划分方法，步骤如下：收集隧道工程基础资料，包括：隧道轴线方位角θ，隧道岩层、岩性，岩层倾角α，岩层走向方位角γ，岩层走向与隧道轴线间的夹角β，岩层完整系数Kv；计算地应力影响因子S；计算岩体变形影响因子K；根据地应力影响因子S、岩体变形影响因子K，利用挤压性围岩隧道变形判定方法，计算挤压性围岩隧道相对变形量ε；根据相对变形量ε，进行挤压性围岩隧道变形等级划分。本发明采用地应力和围岩岩体变形两大因子对变形进行科学预测，参数获取简单、准确度高、便于操作，具有针对性强、划分方法简单、可靠的优点，提高了设计的精准度。
Description
技术领域
本发明属于岩土工程技术领域，具体涉及一种挤压性围岩隧道变形等级划分方法。
背景技术
挤压性围岩隧道工程的建设是目前的重大工程难题。挤压性围岩岩性软弱、强度应力比小，围岩稳定性差，在高地应力环境下极易发生挤压性大变形，具有变形速率高、变形大、持续时间长的特点，出现初期支护喷混凝土开裂、掉块，钢架扭曲、断裂，初期支护失稳及侵限破坏等现象，使施工安全和结构运营安全面临极大的挑战。
挤压性围岩隧道设计、施工基本基础为变形等级划分。目前，挤压性围岩隧道变形等级划分多为施工过程中根据实测变形量进行划分，变形等级划分方法滞后且对挤压性围岩隧道设计与施工指导性不强。同时也并未深入了解挤压性围岩本身的特性、注重研究挤压性围岩隧道变形影响因素，导致挤压性围岩隧道变形等级多为被动进行划分，时效性差，变形控制措施和施工方法调整不及时，常常出现支护开裂破坏、变形侵限等现象，变形量大、安全风险高。
发明内容
本发明的目的是提供一种挤压性围岩隧道变形等级划分方法，克服现有方法中变形等级划分方法滞后，时效性差，对挤压性围岩隧道设计与施工指导性不强的技术缺陷。
为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：
挤压性围岩隧道变形等级划分方法，包括以下步骤：
步骤1：收集隧道工程基础资料；
步骤2：计算地应力影响因子；
步骤3：计算岩体变形影响因子；
步骤4：计算挤压性围岩隧道相对变形量；
步骤5：根据步骤4得到的相对变形量，进行挤压性围岩隧道变形等级划分，等级划分如下：
将挤压性围岩隧道变形等级划分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ4个等级；其中：Ⅰ级、Ⅱ级、Ⅲ级、Ⅳ级代表挤压性大变形严重程度依次加剧；I级对应的相对变形量为大于等于2％且小于4％，Ⅱ级对应的相对变形量为大于等于4％且小于6％，Ⅲ级对应的相对变形量为大于等于6％且小于8％，Ⅳ级对应的相对变形量为大于等于8％。
步骤1中，收集隧道工程基础资料包括隧道轴线方位角θ，岩层倾角α，岩层走向方位角γ，岩层走向与隧道轴线间的夹角β，岩体完整性系数Kv。
岩体完整性系数KV通过室内试验、钻孔岩芯质量评价及隧道掌子面开挖揭示获取。
步骤2中，地应力影响因子的计算方法为：
其中，S表示地应力影响因子，β＝|γ-θ|。
岩体变形影响因子的计算方法为：
其中K表示岩体变形影响因子。
步骤4中，挤压性围岩隧道相对变形量ε的计算方法为：
ε＝S×K。
本发明具有以下优点：
本发明深入研究影响挤压性围岩隧道变形的内因和外因，采用地应力和围岩岩体变形两大因子对变形进行科学预测，参数获取简单、准确度高、便于操作，具有针对性强、划分方法简单、可靠的优点，提高了设计的精准度。
附图说明
图1为本发明流程图。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明进行详细的说明。
参见图1，本发明涉及一种挤压性围岩隧道变形等级划分方法，所述方法包括以下步骤：
步骤1：收集隧道工程基础资料，包括：隧道轴线方位角θ，隧道岩层、岩性，岩层倾角α，岩层走向方位角γ，岩层走向与隧道轴线间的夹角β，岩体完整性系数Kv；
其中，岩层倾角α是指岩层倾斜方向与水平面的夹角，范围为0～90度，通过地质罗盘测得；
岩层走向与隧道轴线间的夹角β为：岩层走向指的是岩层层面与任一假想水平面的交线称走向线，也就是同一层面上等高两点的连线，通过地质罗盘测得。测得岩层走向后，其与隧道轴线的夹角即为β。
获取隧址区的岩体完整程度资料：根据《工程岩体分级标准》(GB/T50218)将岩体完整程度分为极破碎、破碎、较破碎、较完整、完整5个级别；岩体完整程度采用岩体完整性指数Kv表示；其中，岩体完整性系数Kv≤0.15为极破碎、岩体完整性系数0.15<Kv≤0.35为破碎，岩体完整性系数0.35<Kv≤0.55为较破碎，岩体完整性系数0.55<Kv≤0.75为较完整，岩体完整性系数0.75<Kv为完整；岩体完整性通过室内试验、钻孔岩芯质量评价及隧道掌子面开挖揭示获取；
步骤2：根据岩层倾角α、岩层走向与隧道轴线夹角β，利用地应力影响因子的计算方法，计算地应力影响因子S，
地应力影响因子的计算方法为：
其中β＝|γ-θ|；
步骤3：根据岩体完整性系数Kv，利用岩体变形影响因子的计算方法，计算岩体变形影响因子K，
岩体变形影响因子的计算方法为：
步骤4：根据地应力影响因子S、岩体变形影响因子K，利用挤压性围岩隧道变形判定方法，计算挤压性围岩隧道相对变形量ε，
挤压性围岩隧道相对变形量计算方法为：
其中，u为隧道变形量，r为隧道开挖半径；
步骤5：根据相对变形量ε，进行挤压性围岩隧道变形等级划分，
等级划分具体如下：将挤压性围岩隧道变形等级划分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ4个等级；其中：Ⅰ级、Ⅱ级、Ⅲ级、Ⅳ级代表挤压性大变形严重程度依次加剧；I级对应的相对变形量2％≤ε＜4％，Ⅱ级对应的相对变形量4％≤ε＜6％，Ⅲ级对应的相对变形量6％≤ε＜8％，Ⅳ级对应的相对变形量ε≥8％。
以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.挤压性围岩隧道变形等级划分方法，其特征在于：
所述方法包括以下步骤：
步骤1：收集隧道工程基础资料；
步骤2：计算地应力影响因子；
步骤3：计算岩体变形影响因子；
步骤4：计算挤压性围岩隧道相对变形量；
步骤5：根据步骤4得到的相对变形量，进行挤压性围岩隧道变形等级划分，等级划分如下：
将挤压性围岩隧道变形等级划分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ4个等级；其中：Ⅰ级、Ⅱ级、Ⅲ级、Ⅳ级代表挤压性大变形严重程度依次加剧；I级对应的相对变形量为大于等于2％且小于4％，Ⅱ级对应的相对变形量为大于等于4％且小于6％，Ⅲ级对应的相对变形量为大于等于6％且小于8％，Ⅳ级对应的相对变形量为大于等于8％；
所述步骤1中，收集隧道工程基础资料包括隧道轴线方位角θ，岩层倾角α，岩层走向方位角γ，岩层走向与隧道轴线间的夹角β，岩体完整性系数Kv；
步骤2中，地应力影响因子的计算方法为：
其中，S表示地应力影响因子，其中β＝|γ-θ|。
2.根据权利要求1所述的挤压性围岩隧道变形等级划分方法，其特征在于：
步骤1中，岩体完整性系数KV通过室内试验、钻孔岩芯质量评价及隧道掌子面开挖揭示获取。
3.根据权利要求2所述的挤压性围岩隧道变形等级划分方法，其特征在于：所述步骤3中，岩体变形影响因子的计算方法为：
其中K表示岩体变形影响因子。
4.根据权利要求3所述的挤压性围岩隧道变形等级划分方法，其特征在于：
步骤4中，挤压性围岩隧道相对变形量ε的计算方法为：
ε＝S×K。
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| 挤压性围岩隧道变形分级与控制对策;李宁;;铁道建筑(第05期);全文 * |
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