应力流守恒原理及洞室群隧道结构设计方法、装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了应力流守恒原理及洞室群隧道结构设计方法、装置，所述方法包括：获取第一参数和第二参数；所述第一参数包括隧道开挖前的地质参数和相邻两个隧道的设计参数，所述相邻两个隧道包括第一隧道和第二隧道；所述第二参数包括所述相邻两个隧道之间的岩墙实际承担的应力流、所述岩墙的纵向长度和所述岩墙的安全系数允许范围；根据所述第一参数，计算所述岩墙的厚度；根据所述第二参数和所述岩墙的厚度，计算所述岩墙的支护结构的参数。本发明专利技术采用应力流守恒原理可以方便快速地计算群洞中各个岩墙的受力，并根据岩墙的稳定性设计支护措施，确保群洞的稳定。

【技术实现步骤摘要】
应力流守恒原理及洞室群隧道结构设计方法、装置
本专利技术涉及隧道
，具体而言，涉及应力流守恒原理及洞室群隧道结构设计方法、装置。
技术介绍
近年来，随着我国各行各业地下空间大规模的开发利用，出现了许多地下洞室群的工程，如水利水电行业的地下发电厂房、交通运输行业的地下车站、军事部门的地下机库和弹药库等，这些地下洞室群的规模越来越大，结构越来越复杂，地下洞室群围岩的稳定性及支护结构的设计成为工程建设的关键技术难题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供应力流守恒原理及洞室群隧道结构设计方法、装置，以改善上述问题。为了实现上述目的，本申请实施例提供了如下技术方案：一方面，本申请实施例提供了应力流守恒原理及洞室群隧道结构设计方法，所述方法包括：获取第一参数和第二参数；所述第一参数包括隧道开挖前的地质参数和相邻两个隧道的设计参数，所述相邻两个隧道包括第一隧道和第二隧道；所述第二参数包括所述相邻两个隧道之间的岩墙实际承担的应力流、所述岩墙的纵向长度和所述岩墙的安全系数允许范围；根据所述第一参数，计算所述岩墙的厚度；根据所述第二参数和所述岩墙的厚度，计算所述岩墙的支护结构的参数。可选的，所述根据所述第一参数，计算所述岩墙的厚度，包括：通过公式(1)计算所述岩墙的厚度，所述公式(1)为：公式(1)中，d为所述岩墙的厚度；k2为压杆稳定性安全系数；σ0为隧道开挖前初始地应力；D1为所述第一隧道的开挖跨度；D2为所述第二隧道的开挖跨度；μ为所述岩墙的高度系数；h为所述岩墙的高度；E为围岩的弹性模量。可选的，所述根据所述第二参数和所述岩墙的厚度，计算所述岩墙的支护结构的参数，包括：获取第三参数，所述第三参数包括所述岩墙加固后的抗压强度允许范围、喷射混凝土的抗压强度允许范围、二衬模筑混凝土的抗压强度允许范围、所述岩墙加固后的厚度允许范围、所述喷射混凝土的厚度允许范围和所述二衬模筑混凝土的厚度允许范围；根据所述第二参数、所述岩墙的厚度和所述第三参数确定所述岩墙的支护结构中的参数，所述岩墙的支护结构中的参数包括所述岩墙加固后的抗压强度、所述喷射混凝土的抗压强度、所述二衬模筑混凝土的抗压强度、所述岩墙加固后的厚度、所述喷射混凝土的厚度和所述二衬模筑混凝土的厚度。可选的，所述相邻两个隧道之间的岩墙实际承担的应力流的计算，包括：获取所述岩墙的面积、所述第一隧道的开挖跨度、所述第一隧道的纵向长度、所述第二隧道的开挖跨度、所述第二隧道的纵向长度和隧道开挖前初始地应力；根据所述第一隧道的开挖跨度和所述第一隧道的纵向长度，计算得到所述第一隧道的面积，根据所述第二隧道的开挖跨度和所述第二隧道的纵向长度，计算得到所述第二隧道的面积；将所述第一隧道的面积、所述第二隧道的面积和所述岩墙的面积相加，得到面积之和，将所述面积之和与所述隧道开挖前初始地应力相乘，得到所述第一隧道和所述第二隧道之间的岩墙实际承担的应力流。可选的，所述根据所述第二参数和所述岩墙的厚度，计算所述岩墙的支护结构的参数，包括：通过公式(2)计算所述岩墙的支护结构的参数，所述岩墙的支护结构的参数包括所述岩墙加固后的抗压强度、喷射混凝土的抗压强度、二衬模筑混凝土的抗压强度、所述岩墙加固后的厚度、所述喷射混凝土的厚度和所述二衬模筑混凝土的厚度，所述公式(2)为：公式(2)中，K为所述岩墙的安全系数；Qi为所述岩墙实际承担的应力流；[σrc]为所述岩墙加固后的抗压强度；[σSc]为所述喷射混凝土的抗压强度；[σlc]为所述二衬模筑混凝土的抗压强度；d1为所述岩墙加固后的厚度；d2为所述喷射混凝土的厚度；d3为所述二衬模筑混凝土的厚度；L为所述岩墙的纵向长度。可选的，所述岩墙加固后的抗压强度的计算，包括：通过公式(3)计算所述岩墙加固后的抗压强度，所述公式(3)为：公式(3)中，pb为预应力锚杆提供的围压；ps为喷射混凝土及钢架提供的围压；pl为二衬提供的围压；C为所述岩墙的粘聚力；φ为所述岩墙的内摩擦角；Cg为通过注浆加固所述岩墙提高的粘聚力；φg为通过注浆加固所述岩墙提高的内摩擦角；Cb为通过预应力锚杆所述岩墙提高的粘聚力。第二方面，本申请实施例提供了应力流守恒原理及洞室群隧道结构设计装置，所述装置包括第一获取模块、第一计算模块和第二计算模块。所述第一获取模块，用于获取第一参数和第二参数；所述第一参数包括隧道开挖前的地质参数和相邻两个隧道的设计参数，所述相邻两个隧道包括第一隧道和第二隧道；所述第二参数包括所述相邻两个隧道之间的岩墙实际承担的应力流、所述岩墙的纵向长度和所述岩墙的安全系数允许范围；所述第一计算模块，用于根据所述第一参数，计算所述岩墙的厚度；所述第二计算模块，用于根据所述第二参数和所述岩墙的厚度，计算所述岩墙的支护结构的参数。可选的，所述第一计算模块，包括：第一计算单元，用于通过公式(1)计算所述岩墙的厚度，所述公式(1)为：公式(1)中，d为所述岩墙的厚度；k2为压杆稳定性安全系数；σ0为隧道开挖前初始地应力；D1为所述第一隧道的开挖跨度；D2为所述第二隧道的开挖跨度；μ为所述岩墙的高度系数；h为所述岩墙的高度；E为围岩的弹性模量。可选的，所述第二计算模块，包括：获取单元，用于获取第三参数，所述第三参数包括所述岩墙加固后的抗压强度允许范围、喷射混凝土的抗压强度允许范围、二衬模筑混凝土的抗压强度允许范围、所述岩墙加固后的厚度允许范围、所述喷射混凝土的厚度允许范围和所述二衬模筑混凝土的厚度允许范围；第二计算单元，用于根据所述第二参数、所述岩墙的厚度和所述第三参数确定所述岩墙的支护结构中的参数，所述岩墙的支护结构中的参数包括所述岩墙加固后的抗压强度、所述喷射混凝土的抗压强度、所述二衬模筑混凝土的抗压强度、所述岩墙加固后的厚度、所述喷射混凝土的厚度和所述二衬模筑混凝土的厚度。可选的，所述装置，还包括：第二获取模块，用于获取所述岩墙的面积、所述第一隧道的开挖跨度、所述第一隧道的纵向长度、所述第二隧道的开挖跨度、所述第二隧道的纵向长度和隧道开挖前初始地应力；第三计算模块，用于根据所述第一隧道的开挖跨度和所述第一隧道的纵向长度，计算得到所述第一隧道的面积，根据所述第二隧道的开挖跨度和所述第二隧道的纵向长度，计算得到所述第二隧道的面积；第四计算模块，用于将所述第一隧道的面积、所述第二隧道的面积和所述岩墙的面积相加，得到面积之和，将所述面积之和与所述隧道开挖前初始地应力相乘，得到所述第一隧道和所述第二隧道之间的岩墙实际承担的应力流。可选的，所述第二计算模块，包括：第三计算单元，用于通过公式(2)计算所述岩墙的支护结构的参数，所述岩墙的支护结构的参数包括所述岩墙加固后的抗压强度、喷射混凝土的抗压强度、二衬模筑混凝土的抗压强度、所述岩墙加固后的厚度、所述喷射混凝土的厚度和所述二衬模筑混凝土的厚度，所述公本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.应力流守恒原理及洞室群隧道结构设计方法，其特征在于，包括：/n获取第一参数和第二参数；所述第一参数包括隧道开挖前的地质参数和相邻两个隧道的设计参数，所述相邻两个隧道包括第一隧道和第二隧道；所述第二参数包括所述相邻两个隧道之间的岩墙实际承担的应力流、所述岩墙的纵向长度和所述岩墙的安全系数允许范围；/n根据所述第一参数，计算所述岩墙的厚度；/n根据所述第二参数和所述岩墙的厚度，计算所述岩墙的支护结构的参数。/n

【技术特征摘要】
1.应力流守恒原理及洞室群隧道结构设计方法，其特征在于，包括：
获取第一参数和第二参数；所述第一参数包括隧道开挖前的地质参数和相邻两个隧道的设计参数，所述相邻两个隧道包括第一隧道和第二隧道；所述第二参数包括所述相邻两个隧道之间的岩墙实际承担的应力流、所述岩墙的纵向长度和所述岩墙的安全系数允许范围；
根据所述第一参数，计算所述岩墙的厚度；
根据所述第二参数和所述岩墙的厚度，计算所述岩墙的支护结构的参数。


2.根据权利要求1所述的应力流守恒原理及洞室群隧道结构设计方法，其特征在于，所述根据所述第一参数，计算所述岩墙的厚度，包括：
通过公式(1)计算所述岩墙的厚度，所述公式(1)为：



公式(1)中，d为所述岩墙的厚度；k2为压杆稳定性安全系数；σ0为隧道开挖前初始地应力；D1为所述第一隧道的开挖跨度；D2为所述第二隧道的开挖跨度；μ为所述岩墙的高度系数；h为所述岩墙的高度；E为围岩的弹性模量。


3.根据权利要求1所述的应力流守恒原理及洞室群隧道结构设计方法，其特征在于，所述根据所述第二参数和所述岩墙的厚度，计算所述岩墙的支护结构的参数，包括：
获取第三参数，所述第三参数包括所述岩墙加固后的抗压强度允许范围、喷射混凝土的抗压强度允许范围、二衬模筑混凝土的抗压强度允许范围、所述岩墙加固后的厚度允许范围、所述喷射混凝土的厚度允许范围和所述二衬模筑混凝土的厚度允许范围；
根据所述第二参数、所述岩墙的厚度和所述第三参数确定所述岩墙的支护结构中的参数，所述岩墙的支护结构中的参数包括所述岩墙加固后的抗压强度、所述喷射混凝土的抗压强度、所述二衬模筑混凝土的抗压强度、所述岩墙加固后的厚度、所述喷射混凝土的厚度和所述二衬模筑混凝土的厚度。


4.根据权利要求1所述的应力流守恒原理及洞室群隧道结构设计方法，其特征在于，所述相邻两个隧道之间的岩墙实际承担的应力流的计算，包括：
获取所述岩墙的面积、所述第一隧道的开挖跨度、所述第一隧道的纵向长度、所述第二隧道的开挖跨度、所述第二隧道的纵向长度和隧道开挖前初始地应力；
根据所述第一隧道的开挖跨度和所述第一隧道的纵向长度，计算得到所述第一隧道的面积，根据所述第二隧道的开挖跨度和所述第二隧道的纵向长度，计算得到所述第二隧道的面积；
将所述第一隧道的面积、所述第二隧道的面积和所述岩墙的面积相加，得到面积之和，将所述面积之和与所述隧道开挖前初始地应力相乘，得到所述第一隧道和所述第二隧道之间的岩墙实际承担的应力流。


5.根据权利要求1所述的应力流守恒原理及洞室群隧道结构设计方法，其特征在于，所述根据所述第二参数和所述岩墙的厚度，计算所述岩墙的支护结构的参数，包括：
通过公式(2)计算所述岩墙的支护结构的参数，所述岩墙的支护结构的参数包括所述岩墙加固后的抗压强度、喷射混凝土的抗压强度、二衬模筑混凝土的抗压强度、所述岩墙加固后的厚度、所述喷射混凝土的厚度和所述二衬模筑混凝土的厚度，所述公式(2)为：



公式(2)中，K为所述岩墙的安全系数；Qi为所述岩墙实际承担的应力流；[σrc]为所述岩墙加固后的抗压强度；[σSc]为所述喷射混凝土的抗压强度；[σlc]为所述二衬模筑混凝土的抗压强度；d1为所述岩墙加固后的厚度...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘建友，吕刚，赵勇，岳岭，刘方，蒋小锐，于晨昀，陈丹，彭斌，王杨，胡晶，答子虔，王婷，李力，张延，张矿三，张鹏，谭富圣，王德福，马福东，王瑾，曲强，徐治中，陈五二，祝安龙，
申请(专利权)人：中铁工程设计咨询集团有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11