一種考慮全參數影響的隧道工程初期設計方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及隧道工程設計技術領域，尤其涉及一種考慮全參數影響的隧道工程初期設計方法。
【背景技術】
[0002]目前我國鐵路隧道數量、總長度均居世界第一，鐵路隧道建設取得了舉世矚目的成就。但是，從眾多鐵路隧道工程設計、施工來看，目前隧道的結構設計普遍采用基于經驗的工程類比方法，現有的數值計算也未能考慮隧道變形的時空特性，難以做到科學化設計。同時，由于隧道圍巖-支護相互作用的不確定性、地質條件的多變性及缺乏系統理論指導的現狀，隧道的初期設計方案往往造成在某些條件下過于保守，造成浪費，然而在另外一些條件下又由于隧道結構設計過于薄弱而存在較大的安全隱患，給隧道工程的建設和后期的運營造成較大的安全風險。
[0003]因此，現有隧道工程的初期設計方法存在主觀性強、科學性差，容易造成浪費或安全風險較大的缺點。
【發明內容】
[0004]本發明的實施例提供了一種考慮全參數影響的隧道工程初期設計方法，以實現對隧道工程進行有效的初期設計。
[0005]一種考慮全參數影響的隧道工程初期設計方法，包括:
[0006]根據規范中對隧道預留變形量的規定和隧道縱向位移的計算結果，獲取初期設計的隧道縱向不同變形階段的變形控制值；
[0007]綜合考慮隧道施工中隧道變形的時間變化規律，獲取考慮了隧道變形全參數影響的隧道縱向不同變形階段的變形值；
[0008]將考慮了隧道變形全參數影響的隧道縱向不同變形階段的變形值與所述初期設計的隧道縱向不同變形階段的變形控制值進行比較，根據比較結果確定所述隧道的初期設計方案的合理性。
[0009]所述的方法還包括:將隧道縱向不同變形階段劃分為:隧道工程超前段、未支護段、安全距離段和后續階段。
[0010]所述的根據規范中對隧道預留變形量的規定和隧道縱向位移的計算結果，獲取初期設計的隧道縱向不同變形階段的變形控制值，包括:
[0011]根據勘查結果確定隧道工程所賦存圍巖的物理力學參數、巖土體結構面的力學特性和分布特征及水文地質條件，確定圍巖級別，結合包括隧道功能、長度、埋深在內的基本設計信息，對隧道工程進行綜合評定；
[0012]根據隧道工程的綜合評定結果和類似工程設計經驗，確定隧道工程的支護措施、支護結構物理力學參數及初期支護未支護段長度和二次襯砌與初期支護之間安全距離的長度；
[0013]根據規范中對隧道預留變形量的規定和隧道工程綜合評定結果確定隧道的最終變形控制值，根據數值計算結果確定隧道縱向不同變形階段的變形控制值。
[0014]所述的隧道縱向不同變形階段的變形控制值包括:隧道工程超前段變形控制值Cl、未支護段變形控制值C2、安全距離段變形控制值C3和后續階段變形控制值C4。
[0015]所述的綜合考慮隧道施工中隧道變形的時間變化規律，獲取考慮了隧道變形全參數影響的隧道縱向不同變形階段的變形值，包括:
[0016]采用大型三維數值仿真方法，綜合考慮隧道初期支護噴射混凝土和二次襯砌模筑混凝土的時間硬化特性、隧道開挖速度、初期支護施做速度、二次襯砌施做速度及圍巖、支護結構的物理力學參數，得到考慮了全參數影響的隧道縱向不同變形階段的變形值，其中包括:考慮了全參數影響的隧道工程超前段變形值Al、未支護段變形值A2、安全距離段變形值A3和后續階段變形值A4。
[0017]所述的將考慮了隧道變形全參數影響的隧道縱向不同變形階段的變形值與所述初期設計的隧道縱向不同變形階段的變形控制值進行比較，根據比較結果確定所述隧道的初期設計方案的合理性，包括:
[0018]將所述Cl與所述Al進行比較，所述C2與所述A2進行比較，所述C3與所述A3進行比較，所述C4與所述A4進行比較；
[0019]如果滿足Al彡Cl，A2彡C2, A3 ( C3，A4 ( C4，則確定所述隧道的初期設計方案符合要求；
[0020]如果不滿足Al彡Cl，A2彡C2，A3 ( C3，A4 ( C4，則將初期設計的各個變形控制值之和與考慮了全參數影響的各個變形值之和進行比較，根據比較結果確定所述隧道的初期設計方案的合理性。
[0021]所述的將初期設計的各個變形控制值之和與考慮了全參數影響的各個變形值之和進行比較，根據比較結果確定所述初期設計的隧道縱向不同變形階段的變形控制值是否滿足要求，包括:
[0022]如果滿足A1+A2+A3+A4 ( C1+C2+C3+C4，則確定所述隧道的初期設計方案符合要求；
[0023]如果不滿足A1+A2+A3+A4 ( C1+C2+C3+C4，則確定所述初期設計的隧道縱向不同變形階段的變形控制值不符合要求，根據各階段變形特點分析變形超標原因并調整相應的設計參數，重復以上步驟直至隧道的初期設計方案符合要求。
[0024]由上述本發明的實施例提供的技術方案可以看出，本發明實施例基于現有隧道的設計規范制定控制標準，容易被設計人員理解和接受，該方法可考慮隧道施工的時間效應，計算結果與實際情況一致性更好，同時可實現設計、施工一體化，提高隧道設計的科學性，優化采用經驗類比法制定的初設方案，有利于避免浪費、消除施工安全風險。
[0025]本發明附加的方面和優點將在下面的描述中部分給出，這些將從下面的描述中變得明顯，或通過本發明的實踐了解到。
【附圖說明】
[0026]為了更清楚地說明本發明實施例的技術方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動性的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
[0027]圖1為本發明實施例一提供的一種考慮全參數影響的隧道工程初期設計方法的處理流程圖。
[0028]圖2為本發明實例中隧道縱向不同變形階段的劃分示意圖。
【具體實施方式】
[0029]下面詳細描述本發明的實施方式，所述實施方式的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施方式是示例性的，僅用于解釋本發明，而不能解釋為對本發明的限制。
[0030]本技術領域技術人員可以理解，除非特意聲明，這里使用的單數形式“一”、“一個”、“所述”和“該”也可包括復數形式。應該進一步理解的是，本發明的說明書中使用的措辭“包括”是指存在所述特征、整數、步驟、操作、元件和/或組件，但是并不排除存在或添加一個或多個其他特征、整數、步驟、操作、元件、組件和/或它們的組。應該理解，當我們稱元件被“連接”或“耦接”到另一元件時，它可以直接連接或耦接到其他元件，或者也可以存在中間元件。此外，這里使用的“連接”或“耦接”可以包括無線連接或耦接。這里使用的措辭“和/或”包括一個或更多個相關聯的列出項的任一單元和全部組合。
[0031]本技術領域技術人員可以理解，除非另外定義，這里使用的所有術語(包括技術術語和科學術語)具有與本發明所屬領域中的普通技術人員的一般理解相同的意義。還應該理解的是，諸如通用字典中定義的那些術語應該被理解為具有與現有技術的上下文中的意義一致的意義，并且除非像這里一樣定義，不會用理想化或過于正式的含義來解釋。
[0032]為便于對本發明實施例的理解，下面將結合附圖以幾個具體實施例為例做進一步的解釋說明，且各個實施例并不構成對本發明實施例的限定。
[0033]實施例一
[0034]本發明實施例基于現有隧道設計規范和工程經驗，全面考慮隧道施工影響下變形發展全過程，可實現隧道工程的動態化初期設計。本發明首先根據地質勘查資料和項目需求目標