含特定结构面的洞室边墙锚索自由长度确定方法和应用技术

为解决现有技术确定锚索自由长度的方法不适用于边墙岩体含特定结构面出露或边墙岩体已有明显变形或位移情形的技术问题，本发明专利技术实施例提供含特定结构面的洞室边墙锚索自由长度确定方法和应用，包括：确定具有特定结构面出露的地下洞室边墙走向；确定边墙出露特定结构面的产状；确定地下洞室边墙走向和特定结构面走向之间的夹角θ；确定洞室边墙上设计锚索点M到特定结构面在边墙出露迹线上的水平距离X；计算设计锚索点M沿锚索水平方向延伸到与特定结构面交点的水平长度L1；根据水平长度L1，计算所述设计锚索点M的最小自由长度L0。本发明专利技术实施例适用于含特定结构面的洞室边墙岩体锚索自由长度确定情形。体锚索自由长度确定情形。体锚索自由长度确定情形。

【技术实现步骤摘要】
含特定结构面的洞室边墙锚索自由长度确定方法和应用


[0001]本专利技术涉及一种含特定结构面的洞室边墙锚索自由长度确定方法和应用。

技术介绍

[0002]在岩土体中采取人工开挖形成各种洞室的周边临空岩体面通常称为地下洞室边墙，比如水电工程地下厂房有上游边墙、下游边墙，以及端头边墙等。地下洞室开挖过程中，洞室周边岩体应力重分布，当临空岩体中出现不平衡应力大于其承载能力时，将会发生岩体失稳。地下洞室岩体失稳，不仅增加工程投资、延长工期，而且对施工安全和工程安全构成潜在威胁。所以，在地下洞室开挖过程中，需根据地下洞室边墙的岩体条件，尤其是特定结构面的出露情况，结合监测资料分析，采取有针对性的加固措施，以减少岩体变形、位移，避免发生岩体失稳破坏。地下洞室岩体稳定受特定结构面(断层破碎带、蚀变岩带、裂隙密集带等)控制，尤其是水电工程地下厂房、主变室等洞室边墙有特定结构面出露时，通常需采用锚索加固边墙岩体，控制岩体变形和稳定。
[0003]锚索加固地下洞室边墙岩体的主要设计参数有锚索长度和锚固力，其中锚索长度包括自由长度和锚固长度，先确定锚索的自由长度，再计算锚固长度和锚固力。当地下洞室边墙上有特定结构面出露并控制边墙岩体的稳定和变形时，在确定锚索加固方案时，首先需确定特定结构面的空间展布，再根据结构面、边墙和锚固点三者的空间关系确定锚索的自由长度，最后计算锚固长度和锚固力。
[0004]目前，确定地下洞室边墙的锚索自由长度主要有，一、根据地下洞室开挖揭示的地质条件建立三维地质模型，利用三维地质模型进行量测各锚索的自由长度，该方法需求的基础数据多、建模时间长，动态设计过程中响应较慢；二、采用超前勘探，在拟加固点先实施钻孔，根据钻孔揭示情况确定结构面边界再进行量测以确定锚索自由长度，该方法的时间长，费用高。
[0005]上述方法适用于前期勘察项目，以及部分地下洞室施工项目，当地下洞室边墙岩体含特定结构面出露，且随着洞室不断下挖，边墙岩体有明显变形或位移时，如仍采用上述方法，则可能潜在的施工安全和工程安全隐患。同时，锚索的最小自由长度涉及到锚索加固措施的有效性和经济性问题，所以，确定锚索的最小自由长度在锚索设计过程中至关重要。

技术实现思路

[0006]为解决现有技术中存在的确定锚索自由长度的方法不适用于边墙岩体含特定结构面出露或边墙岩体已有明显变形或位移情形的技术问题，本专利技术实施例提供一种含特定结构面的洞室边墙锚索自由长度确定方法和应用。
[0007]本专利技术实施例通过下述技术方案实现：
[0008]第一方面，本专利技术实施例提供一种含特定结构面的洞室边墙锚索自由长度确定方法，包括：
[0009]确定具有特定结构面出露的地下洞室边墙走向；
[0010]根据地下洞室边墙开挖揭示地质情况，确定边墙出露特定结构面的产状；
[0011]确定地下洞室边墙走向和特定结构面走向之间的夹角θ；
[0012]确定洞室边墙上设计锚索点M到特定结构面在边墙出露迹线上的水平距离 X；
[0013]在锚索延伸方向，计算所述设计锚索点M到特定结构面的水平长度L1；
[0014]根据水平长度L1，计算所述设计锚索点M的最小自由长度L0。
[0015]进一步的，根据水平长度L1，计算所述设计锚索点M的最小自由长度L0；包括：
[0016]根据以下公式计算边墙锚索M点的最小自由长度：
[0017][0018]其中，ε为特定结构面在设计锚索所在铅直面上的视倾角，δ为锚索的下倾角。
[0019]进一步的，确定具有特定结构面出露的地下洞室边墙走向；包括：
[0020]采用第一象限角Nα
°
E或第四象限角Nα
°
W表示所述地下洞室边墙走向；其中，Nα
°
E指的是地下洞室边墙走向北偏东α
°
；Nα
°
W指的是地下洞室边墙走向北偏西α
°
。
[0021]进一步的，根据地下洞室边墙开挖揭示地质情况，确定边墙出露特定结构面的产状；包括：
[0022]采用第一象限角Nβ
°
E/SE∠ω
°
或第四象限角Nβ
°
W/SE∠ω
°
表示边墙出露的特定结构面产状；
[0023]其中，β
°
为结构面走向的象限角，ω为结构面的倾角；
[0024]Nβ
°
E/SE∠ω
°
指的是结构面的走向北偏东β
°
，倾向南东，倾角ω
°
；
[0025]Nβ
°
W/SE∠ω
°
指的是结构面的走向北偏西β
°
，倾向南东，倾角ω
°
。
[0026]进一步的，确定地下洞室边墙走向和特定结构面走向之间的夹角θ；包括：
[0027]当地下洞室边墙走向和特定结构面走向位于同一象限时，两者之间的夹角θ＝∣α
‑
β∣；
[0028]当地下洞室边墙走向与特定结构面走向不在同一象限且当α+β≤90
°
时，夹角θ＝α+β；
[0029]当地下洞室边墙走向与特定结构面走向不在同一象限且当α+β＞90
°
时，夹角θ＝180
‑
(α+β)。
[0030]进一步的，确定洞室边墙上设计锚索点M到特定结构面在边墙出露迹线上的水平距离X，包括：
[0031]在含特定结构面的洞室边墙立面上，过M点作一条水平线MN，并与特定结构面交于点N，则X＝MN。
[0032]进一步的，在锚索延伸方向，计算所述设计锚索点M到特定结构面的水平长度L1；包括：
[0033]根据公式：L1＝X*tgθ，确定在锚索延伸方向锚索点M至结构面的水平长度 L1。
[0034]进一步的，根据水平长度L1，计算所述设计锚索点M的最小自由长度L0；包括：获取特定结构面在设计锚索所在铅直面上的视倾角ε；所述获取特定结构面在设计锚索所在铅直面上的视倾角ε包括：
[0035]过M点在水平面内做MN的垂线，所述MN的垂线与特定结构面在该平面的迹线相交
于点K；
[0036]过M点作锚索所在铅直面
△
MKF上的下倾线MH，下倾角为δ，MH与特定结构面在铅直面上的迹线交于点F；
[0037]根据公式：ε＝arctan(tanω*tanθ1)，确定特定结构面在设计锚索所在铅直面
△
MKF上的视倾角ε。
[0038]进一步的，所述获取特定结构面在设计锚索所在铅直面上的视倾角ε；还包括：
[0039]当
△
MKF铅直面走向和特定结构面走向位于同一象限时，两者之间的夹角θ1＝∣(90
‑
α)
‑
β∣；
[0040]当
△
MKF本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种含特定结构面的洞室边墙锚索自由长度确定方法，其特征在于，包括：确定具有特定结构面出露的地下洞室边墙走向；根据地下洞室边墙开挖揭示地质情况，确定边墙出露特定结构面的产状；确定地下洞室边墙走向和特定结构面走向之间的夹角θ；确定洞室边墙上设计锚索点M到特定结构面在边墙出露迹线上的水平距离X；在锚索延伸方向，计算所述设计锚索点M到特定结构面的水平长度L1；根据水平长度L1，计算所述设计锚索点M的最小自由长度L0。2.如权利要求1所述含特定结构面的洞室边墙锚索自由长度确定方法，其特征在于，根据水平长度L1，计算所述设计锚索点M的最小自由长度L0；包括：根据以下公式计算边墙锚索M点的最小自由长度：其中，ε为特定结构面在设计锚索所在铅直面上的视倾角，δ为锚索的下倾角。3.如权利要求1所述含特定结构面的洞室边墙锚索自由长度确定方法，其特征在于，确定具有特定结构面出露的地下洞室边墙走向；包括：采用第一象限角Nα
°
E或第四象限角Nα
°
W表示所述地下洞室边墙走向；其中，Nα
°
E指的是地下洞室边墙走向北偏东α
°
；Nα
°
W指的是地下洞室边墙走向北偏西α
°
。4.如权利要求3所述含特定结构面的洞室边墙锚索自由长度确定方法，其特征在于，根据地下洞室边墙开挖揭示地质情况，确定边墙出露特定结构面的产状；包括：采用第一象限角Nβ
°
E/SE∠ω
°
或第四象限角Nβ
°
W/SE∠ω
°
表示边墙出露的特定结构面产状；其中，β
°
为结构面走向的象限角，ω为结构面的倾角；Nβ
°
E/SE∠ω
°
指的是结构面的走向北偏东β
°
，倾向南东，倾角ω
°
；Nβ
°
W/SE∠ω
°
指的是结构面的走向北偏西β
°
，倾向南东，倾角ω
°
。5.如权利要求4所述含特定结构面的洞室边墙锚索自由长度确定方法，其特征在于，确定地下洞室边墙走向和特定结构面走向之间的夹角θ；包括：当地下洞室边墙走向和特定结构面走向位于同一象限时，两者之间的夹角θ＝∣α
‑
β∣；当地下洞室边墙走向...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏星灿，罗晓红，肖华波，马金根，
申请(专利权)人：中国电建集团成都勘测设计研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：