一种复合地层浅埋小净距隧道围岩压力的确定方法转让专利

申请号 : CN201810108562.6

文献号 : CN108362562B

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相似专利:

发明人 : 杨晨吕海敏张宁沈水龙许烨霜吴怀娜

申请人 : 上海交通大学

摘要 :

本发明提供一种复合地层浅埋小净距隧道围岩压力的确定方法,包括:第一步、获取隧道岩土体划分信息、岩土体物理力学参数及隧道结构设计信息;第二步、确定两隧道岩土体破裂面的位置及围岩破坏模式;第三步、根据破坏模式确定计算参数;第四步、根据破坏模式确定隧道拱顶分布荷载;第五步、根据破坏模式确定隧道水平压力。本发明将复合地层中小净距隧道的围岩破坏分为两种滑动破裂模式,即A破坏模式和B破坏模式;考虑了复合地层和隧道开挖顺序对围岩压力的影响,提出了复合地层条件下的浅埋小净距隧道的竖向拱顶压力和侧向水平压力的确定方法,所述方法简单,应用性强。

权利要求 :

1.一种复合地层浅埋小净距隧道围岩压力的确定方法,其特征在于,所述方法包括如下步骤:

第一步、获取隧道岩土体划分信息、岩土体物理力学参数及隧道结构设计信息,其中:所述岩土体划分信息为上层岩土体的厚度h1和下层岩土体厚度h2;

所述岩土体物理力学参数包括:复合地层中上层岩土体的天然容重γ1、下层岩土体的天然容重γ2、上层岩土体内摩擦角 下层岩土体内摩擦角 围岩级别,上层岩土体折减内摩擦角θ1值,下层岩土体折减内摩擦角θ2值;

所述隧道结构设计信息是指:隧道宽度a、两隧道间距b和上下岩层分界线到隧道拱顶高度H;

第二步、确定两隧道岩土体破裂面的位置及围岩破坏模式,其中根据复合地层中两种断面破坏情况给出两种破坏模式;

所述岩土体破裂面是指:隧道两侧拱脚处向远离隧道中心线方向延伸至地表的两条折线;其中:

先行洞隧道两侧岩土体破裂面与上层岩土体水平方向夹角及后行隧道外侧岩土体破裂面与上层岩土体水平方向夹角为破裂角β1,先行洞隧道两侧岩土体破裂面与下层岩土体水平方向夹角及后行隧道外侧岩土体破裂面与下层岩土体水平方向夹角为破裂角β2,且β2>β1;

后行隧道内侧岩土体破裂面与上层岩土体水平方向夹角为破裂角β1′,后行隧道内侧岩土体破裂面与下层岩土体水平方向夹角为破裂角β2′,且β2′>β1′;

所述围岩破坏模式包括A破坏模式和B破坏模式,其中:(1)A破坏模式是指两隧道中间部位的岩土体破裂面的交叉处在上层岩土体中,其满足以下公式:

(2)B破坏模式是指围岩破裂面的交叉处在下层岩土体中,其满足以下公式:第三步、根据围岩破坏模式确定参数,其中A破坏模式的参数包括侧压力系数λ1、λ2、λ3、λ4、λ1′和破裂角β1、β2、β1′、β2′;B破坏模式的参数包括侧压力系数λ1B、λ2B、λ3B、λ4B、和破裂角β1B、β2B、β2B′;

第四步、根据围岩的A破坏模式、B破坏模式确定隧道拱顶分布荷载;

第五步、根据围岩破坏模式的A破坏模式、B破坏模式确定隧道水平压力。

2.根据权利要求1所述的一种复合地层浅埋小净距隧道围岩压力的确定方法,其特征在于,第一步中:通过钻孔取土方法获取隧道岩土体划分信息,通过室内试验获取岩土体物理力学参数,通过设计方案获取隧道结构设计信息;

所述钻孔取土方法是指:在隧道设计深度范围内,利用厚壁取土器选取土样,不少于三个试件;

所述室内试验是指密度试验和三轴压缩试验。

3.根据权利要求1所述的一种复合地层浅埋小净距隧道围岩压力的确定方法,其特征在于,第一步中:所述上层岩土体折减内摩擦角θ1值是指:当围岩级别为I、II、III时,θ1值为当围岩级别为IV时,θ1值为当围岩级别为V时,θ1值为

当围岩级别为VI时,θ1值为

4.根据权利要求1所述的一种复合地层浅埋小净距隧道围岩压力的确定方法,其特征在于,第一步中:所述下层岩土体折减内摩擦角θ2值是指:当围岩级别为I、II、III时,θ2值为当围岩级别为IV时,θ2值为当围岩级别为V时,θ2值为

当围岩级别为VI时,θ2值为

5.根据权利要求1所述的一种复合地层浅埋小净距隧道围岩压力的确定方法,其特征在于,第三步中:A破坏模式参数为侧压力系数λ1、λ2、λ3、λ4、λ1′和破裂角β1、β2、β1′、β2′,确定方法如下:

1)确定侧压力系数λ1、破裂角β1,其中:所述破裂角β1满足以下公式:所述侧压力系数λ1满足以下公式:

2)确定侧压力系数λ2、破裂角β2,其中:所述破裂角β2满足以下公式:所述侧压力系数λ2满足以下公式:

3)确定侧压力系数λ4、破裂角β2′,其中:所述破裂角β2′满足以下公式:所述侧压力系数λ4满足以下公式:

4)确定侧压力系数λ3、破裂角β1′,其中:所述破裂角β1′满足以下公式:所述侧压力系数λ3满足以下公式:

5)确定侧压力系数λ1′,λ1′满足以下公式:

6.根据权利要求1所述的一种复合地层浅埋小净距隧道围岩压力的确定方法,其特征在于,第三步中,B破坏模式参数为侧压力系数λ1B、λ2B、λ3B、λ4B、和破裂角β1B、β2B、β2B′,其中:λ1B=λ1、λ2B=λ2,破裂角β1B=β1、β2B=β2,其余参数确定方法如下:

1)确定侧压力系数λ4B、破裂角β2B′,其中:所述侧压力系数λ4B满足以下公式:式中,d2′为后行洞隧道内侧底脚至与先行洞口内侧破裂面交点在下层土体底面水平方向上投影的长度,大小近似为两隧道间距b的一半;

所述破裂角β2B′满足以下公式:

2)确定侧压力系数λ3B,λ3B满足以下公式:式中,d1′为现行先行洞口内侧底脚至与后行洞口内侧破裂面交点在下层土体底面水平方向的投影,大小近似为两隧道间距b的一半。

7.根据权利要求1所述的一种复合地层浅埋小净距隧道围岩压力的确定方法,其特征在于,第四步中,所述确定隧道拱顶分布荷载,其中对于A破坏模式:

1)后行洞开挖前,先行洞外侧拱顶分布荷载q1由下式确定:

2)后行洞开挖后,先行洞内侧拱顶分布荷载q2由下式确定:

3)后行洞内侧拱顶分布荷载q3由下式确定:

4)后行洞外侧拱顶分布荷载q4等于先行洞外侧拱顶分布荷载q1。

8.根据权利要求1所述的一种复合地层浅埋小净距隧道围岩压力的确定方法,其特征在于,第四步中,所述确定隧道拱顶分布荷载,其中对于B破坏模式:

1)后行洞开挖前,先行洞拱外侧顶分布荷载q1B由下式确定:

2)后行洞开挖后,先行洞内侧的分布荷载q2B由下式确定:

3)后行洞内侧分布荷载q3B由下式确定:

4)后行洞外侧拱顶分布荷载q4B等于先行洞拱外侧顶分布荷载q1B。

9.根据权利要求1-8任一项所述的一种复合地层浅埋小净距隧道围岩压力的确定方法,其特征在于,第五步中,所述确定隧道水平压力,其中对于A破坏模式,设h为所求洞口相对于地面的高度,范围在h1+H≤h≤h1+h2,则:

1)先行洞外侧水平压力e1由下式确定:e1=λ1γ1h1+λ2γ2(h-h1);

2)先行洞内侧水平压力e2由下式确定:e2=λ′1γ1h1+λ2γ2(h-h1);

3)后行洞内侧水平压力e3由下式确定:e3=λ3γ1h1+λ2γ2(h-h1);

4)后行洞外侧水平压力e4由下式确定:e4=λ1γ1h1+λ2γ2(h-h1)。

10.根据权利要求1-8任一项所述的一种复合地层浅埋小净距隧道围岩压力的确定方法,其特征在于,第五步中,所述确定隧道水平压力,其中对于B破坏模式,设h为所求洞口相对于地面的高度,范围在h1+H≤h≤h1+h2,则:

1)先行洞外侧水平压力e1B由下式确定:e1B=λ1Bγ1h1+λ2Bγ2(h-h1);

2)先行洞内侧水平压力e2B由下式确定:e2B=λ3Bγ2h;

3)后行洞内侧水平压力e3B由下式确定:e3B=λ4Bγ2h;

4)后行洞外侧水平压力e4B由下式确定:e4B=λ1Bγ1h1+λ2Bγ2(h-h1)。

说明书 :

一种复合地层浅埋小净距隧道围岩压力的确定方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种建筑工程技术领域的方法,具体地,涉及一种复合地层浅埋小净距隧道围岩压力的确定方法。

背景技术

[0002] 在隧道建设过程中,由于开挖的扰动,隧道周围围岩会产生变形、松弛、错动、挤压、断裂等现象。为防止围岩产生较大的变形,保证工程安全可靠,隧道施工需要架设永久或临时性结构对围岩进行支护。支护结构的合理设计,关键在于对围岩应力进行准确确定。大部分国内外学者仅对单一地层中隧道围岩压力的计算进行研究,但实际工程情况中往往
是多层复合地层,单一地层围岩压力的确定方法并不适用于实际复合地层的围岩压力计
算。
[0003] 经对现有技术文献检索发现,谢家杰于1964年在《土木工程学报》06期第 58页上发表的《浅埋隧道的地层压力》一文中综合了国内外400余座隧道的1025 个塌方资料后提
出半经验半理论的围岩压力计算方法,采用极限平衡方法对两侧破裂面的角度进行确定,
但该方法并没有考虑隧道开挖顺序对围岩的影响。龚建伍于2010年在《岩石力学与工程学
报》第29期增2卷上发表的《浅埋小净距隧道围岩压力计算与监测分析》一文中对浅埋小净距隧道开挖顺序产生的相互影响进行了探讨,并对隧道埋深以及隧道净距大小对围岩压力
的影响规律分别进行了分析,提出了围岩滑动破坏模型和围岩压力的确定方法。但是,该方法假定隧道均为全断面开挖方式,仅考虑单一地层条件,与实际工程中情况不完全相符,难以用于指导实际工程。
[0004] 因此,需要寻找一种可应用于复合地层中考虑开挖顺序的隧道围岩压力的确定方法,以解决上述的问题。

发明内容

[0005] 针对现有技术中的缺陷,本发明的目的是提供一种复合地层浅埋小净距隧道围岩压力的确定方法,为隧道断面结构的设计提供可靠的理论基础,减小因采用简单的单一地
层围岩压力理论所带来的误差。
[0006] 为实现以上目的,本发明提供一种复合地层浅埋小净距隧道围岩压力的确定方法,所述方法是在谢家杰公式和龚建伍公式的基础上,对复合地层中小净距隧道围岩应力
的计算方法上进行假定、推导,并假定复合地层中浅埋的小净距隧道滑动破坏模式。
[0007] 所述方法包括如下步骤:
[0008] 第一步、获取隧道岩土体划分信息、岩土体物理力学参数及隧道结构设计信息,即:通过钻孔取土方法获取隧道场地的岩土体划分信息,通过室内试验获取地层物理力学
参数,通过设计方案获取隧道结构设计信息。
[0009] 优选地,第一步中,所述钻孔取土方法是指:在隧道设计深度范围内,利用厚壁取土器选取土样,以不少于三个试件为宜。
[0010] 优选地,第一步中,所述岩土体划分信息为上层岩土体的厚度h1和下层岩土体厚度h2。
[0011] 优选地,第一步中,所述室内试验是指密度试验和三轴压缩试验。
[0012] 优选地,第一步中,所述岩土体物理力学参数包括:复合地层中上层岩土体的天然容重γ1、下层岩土体的天然容重γ2、上层岩土体内摩擦角 下层岩土体内摩擦角 围岩级别,上层岩土体折减内摩擦角θ1值,下层岩土体折减内摩擦角θ2值。
[0013] 更优选地,所述上层岩土体折减内摩擦角θ1值是指:
[0014] 当围岩级别为I、II、III时,θ1值为
[0015] 当围岩级别为IV时,θ1值为
[0016] 当围岩级别为V时,θ1值为
[0017] 当围岩级别为VI时,θ1值为
[0018] 更优选地,所述下层岩土体折减内摩擦角θ2值是指:
[0019] 当围岩级别为I、II、III时,θ2值为
[0020] 当围岩级别为IV时,θ2值为
[0021] 当围岩级别为V时,θ2值为
[0022] 当围岩级别为VI时,θ2值为
[0023] 优选地,第一步中,所述隧道结构设计信息是指:隧道宽度a、两隧道间距 b和上下岩层分界线到隧道拱顶高度H。
[0024] 第二步、确定两隧道岩土体破裂面的位置及围岩破坏模式;
[0025] 优选地,第二步中,所述岩土体破裂面是指:隧道两侧拱脚处向远离隧道中心线方向延伸至地表的两条折线;其中:
[0026] 先行洞隧道两侧岩土体破裂面与上层岩土体水平方向夹角及后行隧道外侧岩土体破裂面与上层岩土体水平方向夹角为破裂角β1,先行洞隧道两侧岩土体破裂面与下层岩土体水平方向夹角及后行隧道外侧岩土体破裂面与下层岩土体水平方向夹角为破裂角β2,且β2>β1;
[0027] 后行隧道内侧岩土体破裂面与上层岩土体水平方向夹角为破裂角β1′,后行隧道内侧岩土体破裂面与下层岩土体水平方向夹角为破裂角β2′,且β2′>β1′。
[0028] 优选地,第二步中,所述围岩破坏模式包括A破坏模式和B破坏模式,其中:
[0029] (1)A破坏模式是指两隧道中间部位的岩土体破裂面的交叉处在上层岩土体中,其满足以下公式:
[0030]
[0031] (2)B破坏模式是指围岩破裂面的交叉处在下层岩土体中,其满足以下公式:
[0032]
[0033] 第三步、根据破坏模式确定计算参数;
[0034] (1)A破坏模式参数为侧压力系数λ1、λ2、λ3、λ4、λ1′和破裂角β1、β2、β1′、β2′。
[0035] 确定方法如下:
[0036] 1)确定侧压力系数λ1、破裂角β1,其中:
[0037] 所述破裂角β1满足以下公式:
[0038]
[0039] 所述侧压力系数λ1满足以下公式:
[0040]
[0041] 先行洞外侧上层土岩土体破裂面和上下层岩土体界面的垂直方向围成岩土体,侧压力系数λ1为该岩土体的受力平衡关系化简后的参数,采用β1表示;
[0042] 先行洞外侧下层土岩土体破裂面、上下层岩土体界面和先行洞外侧垂直方向围成岩土体,侧压力系数λ2为该岩土体的受力平衡关系化简后的参数,采用β2表示;
[0043] 后行洞内侧上层岩土体的破裂面、与先行洞内侧上层土体破裂面交点的垂直方向和水平方向及垂直方向围成岩土体,侧压力系数λ3为该岩土体的受力平衡关系化简后的参数,采用β1′表示;
[0044] 后行洞内侧下层岩土体破裂面、上下层岩土体界面和后行洞内侧垂直方向围成岩土体,侧压力系数λ4为该岩土体的受力平衡关系化简后的参数,采用β2′表示;
[0045] 先行洞内侧上层岩土体的破裂面、与后行洞内侧上层土体破裂面交点的垂直方向和水平方向及垂直方向围成岩土体,侧压力系数λ1′为该岩土体的受力平衡关系化简后的参数,采用β1、β2表示。
[0046] 2)确定侧压力系数λ2、破裂角β2,其中:
[0047] 所述破裂角β2满足以下公式:
[0048]
[0049] 所述侧压力系数λ2满足以下公式:
[0050]
[0051] 3)确定侧压力系数λ4、破裂角β2′,其中:
[0052] 所述破裂角β2′满足以下公式:
[0053]
[0054] 所述侧压力系数λ4满足以下公式:
[0055]
[0056] 4)确定侧压力系数λ3、破裂角β1′,其中:
[0057] 所述破裂角β1′满足以下公式:
[0058]
[0059] 所述侧压力系数λ3满足以下公式:
[0060]
[0061] 5)确定侧压力系数λ1′,λ1′满足以下公式:
[0062]
[0063] (2)B破坏模式参数为侧压力系数λ1B、λ2B、λ3B、λ4B和破裂角β1B、β2B、β2B′。
[0064] 先行洞内侧下层土体破裂面、内侧垂直方向、水平方向以及与后行洞内侧下层岩土体破裂面的交点的垂直方向围成岩土体,侧压力系数λ3B为该岩土体的受力平衡关系化简后的参数,采用β2B表示;
[0065] 后行洞内侧下层土体破裂面、内侧垂直方向、水平方向以及与先行洞内侧下层岩土体破裂面的交点的垂直方向围成岩土体,侧压力系数λ4B为该岩土体的受力平衡关系化简后的参数,采用β2B’表示。
[0066] 其中:λ1B=λ1、λ2B=λ2,破裂角β1B=β1、β2B=β2,其余参数确定方法如下:
[0067] 1)确定侧压力系数λ4B、破裂角β2B′,其中:
[0068] 所述侧压力系数λ4B满足以下公式:
[0069]
[0070] 式中,d2′为后行洞隧道内侧底脚至与先行洞口内侧破裂面交点在下层土体底面水平方向上投影的长度,大小近似为两隧道间距b的一半。
[0071] 所述破裂角β2B′满足以下公式:
[0072]
[0073] 2)确定侧压力系数λ3B,λ3B满足以下公式:
[0074]
[0075] 式中,d1′为现行先行洞口内侧底脚至与后行洞口内侧破裂面交点在下层土体底面水平方向的投影,大小近似为两隧道间距b的一半。
[0076] 第四步、根据破坏模式确定隧道拱顶分布荷载;
[0077] (1)A破坏模式:
[0078] 1)后行洞开挖前,先行洞外侧拱顶分布荷载q1由下式确定:
[0079]
[0080] 2)后行洞开挖后,先行洞内侧拱顶分布荷载q2由下式确定:
[0081]
[0082] 3)后行洞内侧拱顶分布荷载q3由下式确定:
[0083]
[0084] 4)后行洞外侧拱顶分布荷载q4等于先行洞外侧拱顶分布荷载q1;
[0085] (2)B破坏模式:
[0086] 1)后行洞开挖前,先行洞拱外侧顶分布荷载q1B由下式确定:
[0087]
[0088] 2)后行洞开挖后,先行洞内侧的分布荷载q2B由下式确定:
[0089]
[0090] 3)后行洞内侧分布荷载q3B由下式确定:
[0091]
[0092] 4)后行洞外侧拱顶分布荷载q4B等于先行洞拱外侧顶分布荷载q1B。
[0093] 第五步、根据破坏模式确定隧道水平压力。
[0094] (1)A破坏模式:
[0095] h为所求洞口相对于地面的高度,范围在h1+H≤h≤h1+h2。
[0096] 1)先行洞外侧水平压力e1由下式确定:
[0097] e1=λ1γ1h1+λ2γ2(h-h1);
[0098] 2)先行洞内侧水平压力e2由下式确定:
[0099] e2=λ′1γ1h1+λ2γ2(h-h1);
[0100] 3)后行洞内侧水平压力e3由下式确定:
[0101] e3=λ3γ1h1+λ2γ2(h-h1);
[0102] 4)后行洞外侧水平压力e4由下式确定:
[0103] e4=λ1γ1h1+λ2γ2(h-h1);
[0104] (2)B破坏模式:
[0105] h为所求洞口相对于地面的高度,范围在h1+H≤h≤h1+h2;
[0106] 1)先行洞外侧水平压力e1B由下式确定:
[0107] e1B=λ1Bγ1h1+λ2Bγ2(h-h1);
[0108] 2)先行洞内侧水平压力e2B由下式确定:
[0109] e2B=λ3Bγ2h;
[0110] 3)后行洞内侧水平压力e3B由下式确定:
[0111] e3B=λ4Bγ2h;
[0112] 4)后行洞外侧水平压力e4B由下式确定:
[0113] e4B=λ1Bγ1h1+λ2Bγ2(h-h1)。
[0114] 与现有技术相比较,本发明具有如下有益效果:
[0115] 本发明将复合地层中小净距隧道的围岩破坏分为两种滑动破裂模式,即A破坏模式和B破坏模式;考虑了复合地层和隧道开挖顺序对围岩压力的影响,提出了复合地层条件下的浅埋小净距隧道的竖向拱顶压力和侧向水平压力的确定方法,方法简单,应用性强。

附图说明

[0116] 通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述,本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显:
[0117] 图1为本发明一实施例的A破坏模式示意图;
[0118] 图2 为本发明一实施例的B破坏模式示意图;
[0119] 图3为本发明一实施例的围岩压力积分布结果图。

具体实施方式

[0120] 下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明,但不以任何形式限制本发明。应当指出的是,对本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
[0121] 以下提供具体应用实施例,实施例中没有详细说明的部分参照发明内容中记载进行。
[0122] 某重庆轨道交通环线暗挖隧道工程,所选隧道截面围岩由上层砂质泥岩和下层砂岩复合而成,砂质泥岩层厚7m,岩层分界处至隧道底部厚10m。砂质泥岩和砂岩物理力学参数由室内岩石试验取得。隧道断面尺寸为宽6m,高6m,隧道间间距为6m。开挖时双洞隧道分先后开挖,考虑先行洞开挖对后行洞围岩造成的影响。
[0123] 如图1、图2、图3所示,一种复合地层浅埋小净距隧道围岩压力的确定方法,具体的实施例包括以下步骤:
[0124] 步骤一、获取复合地层浅埋小净距隧道岩土体参数、土层信息及隧道结构设计信息;
[0125] 本实施例中,通过钻孔取土方法,在隧道设计深度范围内,利用厚壁取土器选取土样,以不少于三个试件为宜;
[0126] 具体的,经过本步骤:确定复合地层中上层的天然容重γ1为25.6kN/m3、下层岩土3
体的天然容重γ2为24.9kN/m;通过地勘报告获取:上层岩土体的厚度 h1为7m、下层岩土体的厚度h2为10m;上层岩土体内摩擦角 为32°;下层岩土体内摩擦角 为46°;
[0127] 通过设计信息获取:隧道宽度a为6m、两小净距隧道间距b为6m、上下岩层分界线到隧道拱顶的高度H为4m。
[0128] 步骤二、判断隧道围岩破坏模式
[0129] 所述围岩破坏模式包括A破坏模式和B破坏模式,其中:
[0130] 所述A破坏模式,指两隧道中间部位的岩土体破裂面的交叉处在上层岩土体中,满足以下公式:
[0131]
[0132] 所述B破坏模式,指围岩破裂面的交叉处在下层岩土体中,满足以下公式:
[0133]
[0134] 本实施例中:
[0135]
[0136] 故采用A破坏模式。
[0137] 步骤三、确定破坏模式参数
[0138] 本步骤中,A破坏模式参数为侧压力系数λ1、λ2、λ3、λ4、λ1′和破裂角β1、β2、β1′、β2′;参照图1、2所示,其中:
[0139] λ1为岩土体APE由受力平衡关系化简后采用β1表示的参数;
[0140] λ2为岩土体EIB由受力平衡关系化简后采用β2表示的参数;
[0141] λ3为岩土体KSE’O由受力平衡关系化简后采用β1′表示的参数;
[0142] λ4为岩土体E’I’B’由受力平衡关系化简后采用β2′表示的参数;
[0143] λ1′为岩土体QKOF由受力平衡关系化简后采用β1、β2表示的参数。
[0144] 上述参数的确定方法如下:
[0145] 1)确定侧压力系数λ1、破裂角β1,其中:
[0146] 所述破裂角β1满足:
[0147]
[0148] 所述侧压力系数λ1满足:
[0149]
[0150] 2)确定侧压力系数λ2、破裂角β2,其中:
[0151] 所述破裂角β2满足:
[0152]
[0153] 所述侧压力系数λ2满足:
[0154]
[0155] 3)确定侧压力系数λ4、破裂角β2′,其中:
[0156] 所述破裂角β2′满足:
[0157] tanβ′2=tanβ2=3.768
[0158] 所述侧压力系数λ4满足:
[0159] λ4=λ2=0.618
[0160] 4)确定侧压力系数λ3、破裂角β1′,其中:
[0161] 所述破裂角β1′满足:
[0162]
[0163] 所述侧压力系数λ3满足:
[0164]
[0165] 5)确定侧压力系数λ1′,所述侧压力系数λ1′满足:
[0166]
[0167] 步骤四、确定破坏模式隧道拱顶垂直压力
[0168] (1)先行洞拱顶垂直压力
[0169] a.后行洞开挖前
[0170] 先行洞外侧拱顶分布荷载q1可由下式确定:
[0171]
[0172] b.后行洞开挖后
[0173] 后行洞的开挖对先行洞围岩应力的分布影响主要体现在先行洞内侧,本实施例中认为先行洞外侧围岩应力不受影响,先行洞外侧拱顶分布荷载依然为q1;
[0174] 先行洞内侧拱顶分布荷载q2可由下式确定:
[0175]
[0176] (2)后行洞拱顶垂直压力
[0177] 后行洞内侧拱顶分布荷载q3可由下式确定:
[0178]
[0179] 后行洞外侧拱顶分布荷载q4因其受先行洞影响,故有:
[0180] q4=q1=202.44kPa
[0181] 步骤五、确定破坏模式隧道水平压力
[0182] (1)先行洞侧向水平压力
[0183] a.先行洞外侧水平压力e1
[0184] e1=λ1γ1h1+λ2γ2(h-h1)=15.388h-26.002
[0185] 11m≤h≤17m
[0186] b.先行洞内侧水平压力e2
[0187] e2=λ′1γ1h1+λ2γ2(h-h1)=15.388h-85.138
[0188] 11m≤h≤17m
[0189] (2)后行洞侧向水平压力
[0190] a.后行洞内侧水平压力e3
[0191] e3=λ3γ1h1+λ2γ2(h-h1)=15.388h-61.842
[0192] 11m≤h≤17m
[0193] b.后行洞外侧水平压力e4
[0194] e4=λ1γ1h1+λ2γ2(h-h1)=15.388h-26.022
[0195] 11m≤h≤17m。
[0196] 本发明将复合地层中小净距隧道的围岩破坏分为两种滑动破裂模式,即A破坏模式和B破坏模式,考虑了复合地层和隧道开挖顺序对围岩压力的影响,提出了复合地层条件下的浅埋小净距隧道的竖向拱顶压力和侧向水平压力的确定方法,方法简单,应用性强。
[0197] 本发明为隧道断面结构的设计提供可靠的理论基础,减小因采用简单的单一地层围岩压力理论所带来的误差。
[0198] 以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是,本发明并不局限于上述特定实施方式,本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改,这并不影
响本发明的实质内容。