本發(fā)明屬于隧道工程支護機理，具體涉及一種噴射混凝土-圍巖接觸面切向力獲得方法。

背景技術：

1、噴射混凝土作為初期支護結構的重要組成部分，對于初期支護結構支護效應的發(fā)揮具有重要影響作用。對噴射混凝土支護效應的研究，推動了噴射混凝土在隧道及地下工程領域中的應用。

2、由于噴混凝土與圍巖兩種不同材料密貼，圍巖的形變勢必會造成噴射混凝土與圍巖之間發(fā)生相對位移而產生顯著的剪切應力，從而對隧道表面形成約束，改善圍巖應力狀態(tài)，提高圍巖承載力。

3、現(xiàn)有對于噴射混凝土支護效應的研究，主要是針對噴射混凝土的徑向支護效應和界面粘結支護效應展開分析的，以噴射混凝土類型、圍巖性質等為研究變量進行籠統(tǒng)的實驗、理論分析和數(shù)值計算研究，從施工方面，還需要一定的措施保證其兩種作用力的有效發(fā)揮。由于噴混凝土厚度較薄，所能提供的徑向支護力有限，故一般認為噴射混凝土和圍巖界面的附著力和剪切力是保證噴射混凝土發(fā)揮作用的重要因素，這點已得到廣泛認可，故在隧道設計規(guī)范中明確要求噴射混凝土與圍巖的粘結強度在規(guī)定時間達到指定強度，但目前對噴混凝土與圍巖粘結參數(shù)發(fā)揮的支護作用針對性研究較少，對噴混凝土支護的深層機理并不清晰。

技術實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明根據(jù)現(xiàn)有技術的不足公開了一種噴射混凝土-圍巖接觸面切向力獲得方法。本發(fā)明目的是提供一種噴射混凝土-圍巖接觸面切向力的獲得方法，有效解決隧道噴射混凝土-圍巖接觸面切向力無法量化的缺陷，為隧道安全施工提供指導，為隧道運營期間支護結構的有效運作提供科學依據(jù)。

2、本發(fā)明通過以下技術方案實現(xiàn)：

3、一種噴射混凝土-圍巖接觸面切向力獲得方法，包括以下步驟：

4、第一步：結合實際工程中噴射混凝土-圍巖接觸面切向力的影響因素，確定試驗指標：混凝土強度、厚度和混凝土-圍巖接觸面狀態(tài)；

5、第二步：根據(jù)試驗指標對試驗工況進行擬定，確定試驗類型和試驗組數(shù)；

6、第三步：分析混凝土強度、厚度和混凝土-圍巖接觸面狀態(tài)對接觸面剪切強度的影響規(guī)律，獲得混凝土-圍巖接觸面剪切強度的強相關影響指標；

7、第四步：基于混凝土-圍巖接觸面剪切強度強相關影響指標和相應試驗結果，通過數(shù)學擬合給出混凝土-圍巖接觸面切向力的計算公式；

8、本發(fā)明通過數(shù)學擬合給出混凝土-圍巖接觸面切向力f的計算式為：

9、τ＝-5.402+4.763ft+0.694jrc-0.535ft2-0.031jrc2(r2＝0.977)；

10、f＝τ×a；

11、式中，τ為接觸面剪切強度，mpa；ft為抗拉強度，mpa；jrc是粗糙度，μm；r2為決定系數(shù)；f為接觸面切向力，n；a為接觸面面積，mm2。ft為抗拉強度，根據(jù)《混凝土結構設計規(guī)范》中的規(guī)定獲取。

12、所述第一步中，混凝土強度采用養(yǎng)護齡期指標，混凝土-圍巖接觸面狀態(tài)采用粗糙度指標。

13、進一步混凝土強度養(yǎng)護齡期指標，選擇養(yǎng)護齡期t為7天、13天、18天、20天、21天五種；混凝土厚度h選擇1.5cm、3cm、4cm、5cm四種。

14、進一步混凝土-圍巖接觸面狀態(tài)采用粗糙度指標，粗糙度指標jrc由下式計算：

15、jrc＝85.2671(d-1)0.5679；

16、d＝log4/log{2[1+cos(arctan(2h/l))]}；

17、其中，d為分形值，h為平均起伏差，l為平均基線長度。

18、本發(fā)明有益性：

19、本發(fā)明結合實際工程中噴射混凝土-圍巖接觸面切向力的影響因素確定試驗指標，根據(jù)試驗指標對試驗工況進行擬定，基于試驗結果明確混凝土-圍巖接觸面剪切強度的強相關影響指標，通過數(shù)學擬合給出混凝土-圍巖接觸面切向力的計算公式。

20、本發(fā)明噴射混凝土-圍巖接觸面切向力獲得方法，實現(xiàn)了隧道噴射混凝土-圍巖接觸面切向力的精準化計算，提高現(xiàn)隧道支護結構的經(jīng)濟化設計，和支護設計的準確度、可靠性。

技術特征：

1.一種噴射混凝土-圍巖接觸面切向力獲得方法，其特征在于包括以下方法：

2.根據(jù)權利要求1所述的噴射混凝土-圍巖接觸面切向力獲得方法，其特征在于：所述第一步中，混凝土強度采用養(yǎng)護齡期指標，混凝土-圍巖接觸面狀態(tài)采用粗糙度指標。

3.根據(jù)權利要求2所述的噴射混凝土-圍巖接觸面切向力獲得方法，其特征在于：混凝土強度養(yǎng)護齡期指標，選擇養(yǎng)護齡期t為7天、13天、18天、20天、21天五種；混凝土厚度h選擇1.5cm、3cm、4cm、5cm四種。

4.根據(jù)權利要求2所述的噴射混凝土-圍巖接觸面切向力獲得方法，其特征在于：混凝土-圍巖接觸面狀態(tài)采用粗糙度指標，粗糙度指標jrc由下式計算：

技術總結
本發(fā)明公開了一種噴射混凝土?圍巖接觸面切向力獲得方法，本發(fā)明結合實際工程中噴射混凝土?圍巖接觸面切向力的影響因素確定試驗指標，根據(jù)試驗指標對試驗工況進行擬定，基于試驗結果明確混凝土?圍巖接觸面剪切強度的強相關影響指標，通過數(shù)學擬合給出混凝土?圍巖接觸面切向力的計算公式；本發(fā)明噴射混凝土?圍巖接觸面切向力獲得方法實現(xiàn)了隧道噴射混凝土?圍巖接觸面切向力的精準化計算，提高現(xiàn)隧道支護結構的經(jīng)濟化設計，和支護設計的準確度、可靠性，有效解決了隧道噴射混凝土?圍巖接觸面切向力無法量化的缺陷，為隧道安全施工提供指導，為隧道運營期間支護結構的有效運作提供科學依據(jù)。

技術研發(fā)人員：馬治中,劉大剛,王曉輝,魏曉波,薛秋生,劉一震,李一鳴,王文正,吳全德,王昌,王鋒濤
受保護的技術使用者：中國鐵建大橋工程局集團有限公司
技術研發(fā)日：
技術公布日：2025/5/15