隧道内的冻结壁的施工设计方法及施工设计装置与流程

文档序号:17479161发布日期:2019-04-20 06:19阅读:142来源:国知局
隧道内的冻结壁的施工设计方法及施工设计装置与流程

本发明属于隧道设计技术领域,具体涉及一种隧道内的冻结壁的施工设计方法以及一种隧道内的冻结壁的施工设计装置。



背景技术:

为了满足隧道区间紧急疏散和排水的要求,需要设置联络通道,在采取矿山法挖掘联络通道之前,必须对周围土体进行加固,同时需要对隧道内的冻结壁进行施工设计,以保证施工的安全性。



技术实现要素:

本发明提供一种隧道内的冻结壁的施工设计方法及施工设计装置,设计步骤简单易行,能够得到符合设计要求的冻结壁。

本发明提供的隧道内的冻结壁的施工设计,包括:获取所述隧道的地质信息,并确定与所述地质信息对应的分析参数;获取与所述分析参数对应的参数取值;基于所述参数取值验算所述冻结壁的力学特性,并获得验算结果;判断所述验算结果是否符合预设施工要求,在所述验算结果符合所述预设施工要求的情况下,完成对所述冻结壁的施工设计。

优选地,所述地质信息包括地层地质信息和水文地质信息,所述分析参数包括:冻土帷幕的有效厚度、冻土帷幕的平均温度、冻土弹性模量、冻土泊松比、冻土抗压值、冻土抗折值、冻土抗剪值、压力系数值以及冻土平均重度值。

优选地,所述与分析参数对应的参数取值,包括:所述冻土帷幕的有效厚度取值为2.0m、所述冻土帷幕的平均温度取值为小于等于-10℃、所述冻土弹性模量取值为130mpa-170mpa、所述冻土泊松比取值为0.2-0.4、所述冻土抗压值取值为3.5-7.0mpa、所述冻土抗折值取值为1.8-5.4mpa、所述冻土抗剪值取值为1.5-3.0mpa、所述压力系数值取值为0.7以及所述冻土平均重度值取值为18.5kn/m3

优选地,所述基于所述参数取值验算所述冻结壁的力学特性,并获得验算结果,包括:基于预设算法生成所述冻结壁的验算模型;基于所述验算模型结合所述分析参数对应的参数取值进行验算,并获得与所述冻结壁对应的承载能力评估信息;将所述承载能力评估信息作为所述验算结果。

优选地,所述设计方法还包括:在所述验算结果不符合预设施工要求的情况下,基于所述验算结果对所述参数取值进行优化,以获得优化后参数;基于所述优化后参数验算所述冻结壁的力学特性,并获得优化后验算结果;基于所述优化后验算结果完成对所述冻结壁的施工设计。

另一方面,本发明还提供一种隧道内的冻结壁的施工设计装置,所述施工设计装置包括:处理器,用于:获取所述隧道的地质信息,并确定与所述地质信息对应的分析参数;获取与所述分析参数对应的参数取值;基于所述参数取值验算所述冻结壁的力学特性,并获得验算结果;判断所述验算结果是否符合预设施工要求,在所述验算结果符合所述预设施工要求的情况下,完成对所述冻结壁的施工设计。

优选地,所述地质信息包括地层地质信息和水文地质信息,所述分析参数包括:冻土帷幕的有效厚度、冻土帷幕的平均温度、冻土弹性模量、冻土泊松比、冻土抗压值、冻土抗折值、冻土抗剪值、压力系数值以及冻土平均重度值。

优选地,所述与分析参数对应的参数取值,包括:所述冻土帷幕的有效厚度取值为2.0m、所述冻土帷幕的平均温度取值为小于等于-10℃、所述冻土弹性模量取值为130mpa-170mpa、所述冻土泊松比取值为0.2-0.4、所述冻土抗压值取值为3.5-7.0mpa、所述冻土抗折值取值为1.8-5.4mpa、所述冻土抗剪值取值为1.5-3.0mpa、所述压力系数值取值为0.7以及所述冻土平均重度值取值为18.5kn/m3

优选地,所述基于所述参数取值验算所述冻结壁的力学特性,并获得验算结果,包括:基于预设算法生成所述冻结壁的验算模型;基于所述验算模型结合所述分析参数对应的参数取值进行验算,并获得与所述冻结壁对应的承载能力评估信息;将所述承载能力评估信息作为所述验算结果。

优选地,所述处理器还用于:在所述验算结果不符合预设施工要求的情况下,基于所述验算结果对所述参数取值进行优化,以获得优化后参数;基于所述优化后参数验算所述冻结壁的力学特性,并获得优化后验算结果;基于所述优化后验算结果完成对所述冻结壁的施工设计。

本发明提供的隧道内的冻结壁的施工设计方法及施工设计装置,根据获取的隧道的地质信息,选取对应的分析参数,以符合具体施工环境的要求;基于所述参数取值验算所述冻结壁的力学特性,并获得验算结果,缩小了计算范围,减少了计算负荷;判断验算结果是否符合预设施工要求,从而完成对冻结壁的施工设计。本发明的设计步骤简单易行,能够得到符合设计要求的冻结壁。

本发明实施例的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本发明实施例的进一步理解,并且构成说明书的一部分,与下面的具体实施方式一起用于解释本发明实施例,但并不构成对本发明实施例的限制。在附图中:

图1是根据本发明实施方式的隧道内的冻结壁的施工设计方法的步骤流程图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明实施例的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是,此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明实施例,并不用于限制本发明实施例。

下面结合附图,对本发明实施例中的技术方案进行详细描述。

如图1所示,本发明提供的隧道内的冻结壁的施工设计,包括:获取所述隧道的地质信息,并确定与所述地质信息对应的分析参数;获取与所述分析参数对应的参数取值;基于所述参数取值验算所述冻结壁的力学特性,并获得验算结果;判断所述验算结果是否符合预设施工要求,在所述验算结果符合所述预设施工要求的情况下,完成对所述冻结壁的施工设计。

根据本发明的技术方案,为了满足隧道区间紧急疏散和排水的要求,需要设置联络通道,在采取矿山法挖掘联络通道之前,必须对周围土体进行加固。具体地,可以使用水平冻结法对所述联络通道周围土体进行加固,同时需要对隧道内的冻结壁进行施工设计。

本发明根据获取的隧道的地质信息,选取对应的分析参数以建立水平通道冻土帷幕的力学分析应变模型,选取与分析参数对应的力学特性参数,进行冻土帷幕的受力分析与变形计算,根据计算结果判断冻土帷幕的总体承载能力是否满足预设施工要求。

根据本发明的一种实施方式,所述地质信息包括地层地质信息和水文地质信息,所述分析参数包括:冻土帷幕的有效厚度、冻土帷幕的平均温度、冻土弹性模量、冻土泊松比、冻土抗压值、冻土抗折值、冻土抗剪值、压力系数值以及冻土平均重度值,根据具体的地层地质信息和水文地质信息选择所述分析参数,更符合具体施工环境的要求。

根据本发明的一种实施方式,具体地,所述与分析参数对应的参数取值,包括:所述冻土帷幕的有效厚度取值为2.0m、所述冻土帷幕的平均温度取值为小于等于-10℃、所述冻土弹性模量取值为130mpa-170mpa、所述冻土泊松比取值为0.2-0.4、所述冻土抗压值取值为3.5-7.0mpa、所述冻土抗折值取值为1.8-5.4mpa、所述冻土抗剪值取值为1.5-3.0mpa、所述压力系数值取值为0.7以及所述冻土平均重度值取值为18.5kn/m3。在实际施工情况为所述冻土帷幕的有效厚度取值为2.0m和所述冻土帷幕的平均温度取值为小于等于-10℃的情况下,对其他的分析参数进行取值,以更符合现场的施工要求,缩小计算范围,减少计算负荷,使得计算效率更高。

根据本发明的一种实施方式,优选地,所述基于所述参数取值验算所述冻结壁的力学特性,并获得验算结果,包括:基于预设算法生成所述冻结壁的验算模型;基于所述验算模型结合所述分析参数对应的参数取值进行验算,并获得与所述冻结壁对应的承载能力评估信息;将所述承载能力评估信息作为所述验算结果。

根据本发明的一种实施方式,根据联络通道的对称性,可以选取联络通道结构的1/4作为验算模型,能够进一步减小计算负荷,更大的提高计算效率。

具体地,所述冻结壁的力学特性验算包括:冻结壁顶面土体压力验算和冻结壁侧面土体压力验算,所述力学特性验算结果包括:所述冻结壁上部土体压力值和所述冻结壁侧面土体压力值。

例如,在所述联络通道冻土帷幕有效厚度为2.0m时,冻结壁顶面土体压力pt计算公式为:

pt=γh+20kpa

其中:γ为冻土平均重度值;

h为顶面土体厚度;

20kpa为预设地面荷载。

冻结壁侧面土体压力ps计算公式为:

ps=k0(γh+20kpa)

其中:k0为静止侧压力系数;

γ为冻土平均重度值;

h为顶面土体厚度;

20kpa为预设地面荷载。

在所述冻结壁上部土体压力值和所述冻结壁侧面土体压力值均小于预设强度值的情况下,判断冻土帷幕的总体承载能力满足预设施工要求。

根据本发明的一种实施方式,优选地,所述设计方法还包括:在所述验算结果不符合预设施工要求的情况下,基于所述验算结果对所述参数取值进行优化,以获得优化后参数;例如,在验算结果超出预设强度值的情况下,可以通过调整施工厚度、温度等参数,以使得相应的参数的取值发生变化,基于所述优化后参数验算所述冻结壁的力学特性,并获得优化后验算结果;基于所述优化后验算结果完成对所述冻结壁的施工设计。

另一方面,本发明还提供一种隧道内的冻结壁的施工设计装置,所述施工设计装置包括:处理器,用于:获取所述隧道的地质信息,并确定与所述地质信息对应的分析参数;获取与所述分析参数对应的参数取值;基于所述参数取值验算所述冻结壁的力学特性,并获得验算结果;判断所述验算结果是否符合预设施工要求,在所述验算结果符合所述预设施工要求的情况下,完成对所述冻结壁的施工设计。

根据本发明的一种实施方式,采用有限元法进行冻土壁的受力分析与变形计算,在施工前先建立计算模型,将所述分析参数和与所述分析参数对应的参数取值在所述处理器中进行预设,通过已建立好的计算模型进行冻土壁的受力分析与变形计算。

根据本发明的一种实施方式,优选地,所述地质信息包括地层地质信息和水文地质信息,所述分析参数包括:冻土帷幕的有效厚度、冻土帷幕的平均温度、冻土弹性模量、冻土泊松比、冻土抗压值、冻土抗折值、冻土抗剪值、压力系数值以及冻土平均重度值。

根据本发明的一种实施方式,优选地,所述与分析参数对应的参数取值,包括:所述冻土帷幕的有效厚度取值为2.0m、所述冻土帷幕的平均温度取值为小于等于-10℃、所述冻土弹性模量取值为130mpa-170mpa、所述冻土泊松比取值为0.2-0.4、所述冻土抗压值取值为3.5-7.0mpa、所述冻土抗折值取值为1.8-5.4mpa、所述冻土抗剪值取值为1.5-3.0mpa、所述压力系数值取值为0.7以及所述冻土平均重度值取值为18.5kn/m3

根据本发明的一种实施方式,优选地,所述基于所述参数取值验算所述冻结壁的力学特性,并获得验算结果,包括:基于预设算法生成所述冻结壁的验算模型;基于所述验算模型结合所述分析参数对应的参数取值进行验算,并获得与所述冻结壁对应的承载能力评估信息;将所述承载能力评估信息作为所述验算结果。

根据本发明的一种实施方式,优选地,所述处理器还用于:在所述验算结果不符合预设施工要求的情况下,基于所述验算结果对所述参数取值进行优化,以获得优化后参数;基于所述优化后参数验算所述冻结壁的力学特性,并获得优化后验算结果;基于所述优化后验算结果完成对所述冻结壁的施工设计。

本发明提供的隧道内的冻结壁的施工设计方法及施工设计装置,根据获取的隧道的地质信息,选取对应的分析参数,以符合具体施工环境的要求;基于所述参数取值验算所述冻结壁的力学特性,并获得验算结果,缩小了计算范围,减少了计算负荷;判断验算结果是否符合预设施工要求,从而完成对冻结壁的施工设计。本发明的设计步骤简单易行,能够得到符合设计要求的冻结壁。

以上结合附图详细描述了本发明实施例的可选实施方式,但是,本发明实施例并不限于上述实施方式中的具体细节,在本发明实施例的技术构思范围内,可以对本发明实施例的技术方案进行多种简单变型,这些简单变型均属于本发明实施例的保护范围。

另外需要说明的是,在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征,在不矛盾的情况下,可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复,本发明实施例对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外,本发明实施例的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合,只要其不违背本发明实施例的思想,其同样应当视为本发明实施例所公开的内容。

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