本發(fā)明涉及隧道施工數(shù)據(jù)計(jì)算，具體涉及一種隧道掌子面的局部加固參數(shù)確定方法。

背景技術(shù)：

1、隨著國(guó)內(nèi)鐵路運(yùn)營(yíng)網(wǎng)的不斷拓寬和完善，隧道建設(shè)數(shù)量日益增加。隧道施工經(jīng)常遇見復(fù)雜多變的地質(zhì)條件，當(dāng)隧道穿越軟弱地層時(shí)，由于該類地層圍巖往往結(jié)構(gòu)松散破碎，節(jié)理裂隙發(fā)育，穩(wěn)定性差，遇水后承載力下降較大，在開挖過程易出現(xiàn)涌水、塌方、突泥等工程地質(zhì)災(zāi)害，不僅會(huì)減緩施工進(jìn)度，增加工程投資，而且嚴(yán)重威脅現(xiàn)場(chǎng)施工人員的安全。已有的超前加固措施通常是對(duì)開挖前方土體進(jìn)行較大范圍一次性加固，加固范圍不易控制，作業(yè)時(shí)間較長(zhǎng)，施工成本較高。

2、目前隧道掌子面超前加固技術(shù)手段包括：地表注漿加固、水平旋噴樁超前加固、凍結(jié)法超前加固等。其中地表注漿加固應(yīng)用最為廣泛，如申請(qǐng)?zhí)枮?02110250136.8的中國(guó)發(fā)明專利所示，地表注漿加固包括以下步驟：先確定目標(biāo)注漿加固區(qū)域，在目標(biāo)注漿加固區(qū)域布設(shè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)；然后澆注止?jié){墻，實(shí)施超前注漿和超前管棚鉆孔作業(yè)，再依次進(jìn)行超前注漿施工和超前管棚施工。

3、但在實(shí)際施工過程中，已有的超前加固措施受到施工環(huán)境和施工條件的影響，導(dǎo)致對(duì)掌子面后方土體進(jìn)行一次性大范圍超前加固時(shí)并不能夠較好地控制加固范圍，這不僅增加了施工作業(yè)時(shí)間和工程材料消耗，還無法保障加固質(zhì)量。同時(shí)現(xiàn)有的研究大部分是對(duì)已有超前加固措施進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)以適應(yīng)復(fù)雜多變的施工環(huán)境，而對(duì)軟弱地層隧道掌子面局部加固參數(shù)確定方法的研究較少。

4、因此基于目前隧道掌子面超前加固措施并不能夠有效解決掌子面局部軟弱圍巖超前加固的需求，對(duì)隧道掌子面局部加固參數(shù)確定的研究具有現(xiàn)實(shí)意義和工程價(jià)值。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是：提供一種隧道掌子面的局部加固參數(shù)確定方法。

2、為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：一種隧道掌子面的局部加固參數(shù)確定方法，包括以下步驟：

3、s1：利用horm掌子面楔形滑動(dòng)體分析模型求解掌子面極限支護(hù)力；

4、s2：根據(jù)s1結(jié)果與固端梁計(jì)算模型計(jì)算固端梁模型最大拉應(yīng)力值，以最大拉應(yīng)力值作為加固參數(shù)；

5、s3：將s2計(jì)算公式帶入，獲得局部超前加固范圍的計(jì)算公式：

6、；

7、其中d為局部加固巖體高度，h為巖體的高度，b為掌子面跨度，l為固端梁的計(jì)算長(zhǎng)度，γ為巖體的重度，t為局部超前加固范圍，σtmax為固端梁模型最大拉應(yīng)力值，[σt]為加固土體的極限拉應(yīng)力值。

8、本發(fā)明的有益效果在于：本發(fā)明的隧道掌子面的局部加固參數(shù)確定方法通過理論解析求出超前支護(hù)的加固范圍，在該加固范圍內(nèi)進(jìn)行超前加固，可減少加固材料用量，降低建設(shè)成本，起到良好的軟弱地層超前加固效果。

技術(shù)特征：

1.一種隧道掌子面的局部加固參數(shù)確定方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的隧道掌子面的局部加固參數(shù)確定方法，其特征在于，所述s1中掌子面極限支護(hù)力的計(jì)算方法為：

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的隧道掌子面的局部加固參數(shù)確定方法，其特征在于，所述楔形體自重的計(jì)算方法為：

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的隧道掌子面的局部加固參數(shù)確定方法，其特征在于，所述上覆土重的計(jì)算方法為：

5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的隧道掌子面的局部加固參數(shù)確定方法，其特征在于，通過聯(lián)立以下公式得到：

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的隧道掌子面的局部加固參數(shù)確定方法，其特征在于，所述s2中固端梁模型最大拉應(yīng)力值的計(jì)算方法為：

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的隧道掌子面的局部加固參數(shù)確定方法，其特征在于，通過以下公式得到：

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的隧道掌子面的局部加固參數(shù)確定方法，其特征在于，所述[σt]通過土工試驗(yàn)和文獻(xiàn)調(diào)研確認(rèn)。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的隧道掌子面的局部加固參數(shù)確定方法，其特征在于，所述[σt]通過土工試驗(yàn)或文獻(xiàn)調(diào)研確認(rèn)。

10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的隧道掌子面的局部加固參數(shù)確定方法，其特征在于，局部加固巖體高度的計(jì)算方法為：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及隧道施工數(shù)據(jù)計(jì)算技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種隧道掌子面的局部加固參數(shù)確定方法。該局部加固參數(shù)確定方法通過理論解析求出超前支護(hù)的加固范圍等加固參數(shù)，在該加固范圍內(nèi)進(jìn)行超前加固，可減少加固材料用量，降低建設(shè)成本，起到良好的軟弱地層超前加固效果。

技術(shù)研發(fā)人員：寧茂權(quán),楊銘,晉學(xué)輝,張俊儒,黃柯,趙麗雅
受保護(hù)的技術(shù)使用者：海峽（福建）交通工程設(shè)計(jì)有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/15