度。
[0044] 进一步地，溶腔位于隧道侧部时，所述完整岩岩盘受到的最大剪力和最大弯矩分 别是：
[0045]
[0046] 修正后的所述基于抗弯强度的安全厚度计算公式为：
[0047]
[0048] 修正后的所述基于抗剪强度的安全厚度计算公式为：
[0049]
[0050] 其中，ρ为溶腔内与隧道拱顶等高处水压力，q为溶腔内充填物沿竖直方向压力，h 为隧道顶底部高度，P为溶腔内充填物密度，[σ]为岩体许用抗弯强度，[τ]为岩体许用 抗剪强度。
[0051] 进一步地，溶腔位于隧道侧部时，所述完整岩岩盘受到的最大剪力和最大弯矩分 别是：
[0052]
[0053] 修正后的所述基于抗弯强度的安全厚度计算公式为：
[0054] ,
[0055] 修正后的所述基于抗剪强度，的安全厚度计算公式为：
[0056]
[0057] 其中，p为溶腔内与隧道拱顶等高处水压力，q为溶腔内充填物沿竖直方向压力，Ii1 为隧道顶底部高度，P为溶腔内充填物密度，[σ]为岩体许用抗弯强度，[τ]为岩体许用 抗剪强度。
[0058] 与现有技术相比，本发明的有益效果
[0059] 本发明的一种岩溶隧道岩溶安全厚度计算方法，将隧道与溶腔隐伏洞分别简化成 结构力学理论模型，提出了一套较完整的理论计算方法来计算岩溶隧道岩盘安全厚度，保 证了岩溶区隧道的安全性，有效防止突水突泥等岩溶地质灾害的发生。
【附图说明】
[0060] 图1是本发明的一个具体实施例示出的一种岩溶隧道岩溶安全厚度计算方法流 程图。
[0061] 图2是溶腔分布于隧道顶部时的结构示意图。
[0062] 图3是溶腔分布于隧道顶部时压性断层突水力学模型。
[0063] 图4是溶腔分布于隧道顶部时张性断层突水力学模型。
[0064] 图5是溶腔分布于隧道底部时的结构示意图。
[0065] 图6是溶腔分布于隧道底部时压性断层突水力学模型。
[0066] 图7是溶腔分布于隧道底部时张性断层突水力学模型。
[0067] 图8是溶腔分布于隧道侧部时的结构示意图。
[0068] 图9是溶腔分布于隧道侧部时压性断层突水力学模型。
[0069] 图10是溶腔分布于隧道底部时张性断层突水力学模型。
[0070] 图11是宜万线爪观隧道与顶部隐伏溶洞位置关系示意图。
【具体实施方式】
[0071] 下面结合【具体实施方式】对本发明作进一步的详细描述。但不应将此理解为本发明 上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本
【发明内容】
所实现的技术均属于本发明的范 围。
[0072] 图1所示为本发明的一个具体实施例示出的一种岩溶隧道岩溶安全厚度计算方 法流程图，包括：
[0073] A :将岩溶隧道与溶腔简化为结构力学模型，分别计算完整岩岩盘和非完整岩岩盘 受到最大剪力和最大弯矩；
[0074] B :将所述最大剪力、所述最大弯矩代入抗弯强度公式中，得到基于抗弯强度的安 全厚度计算公式；
[0075] C :将所述最大剪力、所述最大弯矩代入抗剪强度公式中，得到基于抗剪强度的安 全厚度计算公式；
[0076] D :引入修正系数η，对所述基于抗弯强度的安全厚度计算公式和所述基于抗剪强 度的安全厚度计算公式进行修正。
[0077] 当岩盘厚度中存在压性断层时，由于岩盘厚度所受水平主应力较大，断层带几乎 呈完全封闭状态，因此可以不考虑压性断层对岩体的破坏，依据岩盘厚度受力状态，可将岩 盘简化为两端固定梁受均布荷载情况，此时也认为这种岩盘为完整岩岩盘。
[0078] 当隧道穿越张性断层带，最直接的突水方式是施工过程中水体沿着断层破碎带直 接突水隧道，但是当断层破碎带物质渗透性较差时往往具有一定的阻水作用，溶腔或含水 体中的水突入隧道的方式一般是造成岩盘强度破坏而突水，针对这一类型的突水，可将岩 盘简化为一端固定，一端自由的梁受均布荷载情况，此时也认为这种岩盘为非完整岩岩盘。
[0079] 本发明的一种岩溶隧道岩溶安全厚度计算方法，通过对岩溶隧道发生机理的分 析，通过建立的结构力学理论的数学模型，推倒出了一种具有理论基础的岩溶隧道岩溶安 全厚度计算方法，克服了现有技术中相关领域的理论空缺，能够通过理论计算很好的指导 实践工程施工。
[0080] 进一步地，所述步骤A包括：
[0081] Al :计算溶腔位于隧道顶部时，所述完整岩岩盘和非完整岩岩盘受到最大剪力和 最大弯矩；
[0082] A2 :计算溶腔位于隧道底部时，所述完整岩岩盘和非完整岩岩盘受到最大剪力和 最大弯矩；
[0083] A3 :计算溶腔位于隧道侧部时，所述完整岩岩盘和非完整岩岩盘受到最大剪力和 最大弯矩。
[0084] 值得一提的是，这三种情况涵盖了溶腔与隧道的所有位置关系，通过对每一种情 形进行分析，全面的把握每种情形下的安全厚度计算方法，使计算结果更加真实的有效，提 高了理论指导实践的准确度。
[0085] 图2所示为溶腔分布于隧道顶部时的结构示意图，下面分析压性断层存在于完整 岩岩盘中的理论计算。
[0086] 当溶腔分布于隧道顶部时，隧道顶部作用两种荷载，分别是沿岩盘分布的岩层自 重应力以及溶腔水压力（包含充填物压力）。当岩盘厚度中存在压性断层时，由于岩盘厚度 所受水平主应力较大，断层带几乎呈完全封闭状态，因此可以不考虑压性断层对岩体的破 坏，依据岩盘厚度受力状态，可将岩盘简化为两端固定梁受均布荷载情况。
[0087] 具体的参见图3,图3所示为溶腔分布于隧道顶部时压性断层突水力学模型。
[0088] 根据结构力学相关公式，可以得出此时梁受到的最大剪力以及最大弯矩分别为：
[0089] 最大剪力： Ol >
[0090] 最大弯矩： （3_2)
[0091] 按抗弯强度公另
进行验算可得：
[0092] (3-3)
[0093] 岩体属于脆性材料，因此实际岩盘安全厚度必须通过修正，取修正系数η对以上 公式进行修正可得修正后安全厚度： LlN 丄UOlbUU/y A yJ^ rVJ //UjM
[0095] 修正系数n取0~1。
[0094] (3-4)
[0096] 按抗剪强度
进行验算并修正可可得：
[0097]
(3-5)
[0098] 其中，q为溶腔水压力，γ为岩盘岩层重度，S为梁的厚度，即岩盘厚度，L为隧道 水平跨度，[σ ]为岩体许用抗弯强度，[τ ]为岩体许用抗剪强度。
[0099] 这里要强调的是，已有研究表明，按抗弯及抗剪计算公式得出的安全厚度值都是 随着水压力的增加而不断增加，当溶腔水压力在〇~I. SMPa之间时，按抗弯强度得出的安 全厚度值比按抗剪强度得出的安全厚度值更大，因此为安全起见，水压力在〇~I. 8MPa时 应该以岩体许用抗弯强度得出的结果为准；当水压力大于LSMPa后，应该按岩体许用抗剪 强度推导出来的公式进行岩盘安全厚度的计算。
[0100] 下面分析张性断层存在于非完整岩岩盘中的理论计算。
[0101] 当隧道穿越张性断层带，最直接的突水方式是施工过程中水体沿着断层破碎带直 接突水隧道，但是当断层破碎带物质渗透性较差时往往具有一定的阻水作用（如充填断层 泥），溶腔或含水体中的水突入隧道的方式一般是造成岩盘强度破坏而突水，针对这一类型 的突水，将断层突水结构力学模型简化为一端固定，一端自由的梁进行验算。
[0102] 具体的参见图4,图4所示为溶腔分布于隧道顶部时张性断层突水力学模型。
[0103] 根据结构力学相关公式，可以得出梁受到的最大剪力以及最大弯矩分别为：
[0104] 最大剪力：
[0105] Q= (q+ γ S) L1 (3-6)
[0106] 最大弯矩：
[_
{37)
[0108] 按抗弯强度公另
进行验算并修正可得：
[0109] (3-8)
[0110] 按抗剪强度
进行验算并修正可可得：
[0111] (3…
[0112] 其中，q为溶腔水压力，γ为岩盘岩层重度，S为梁的厚度，即岩盘厚度，Ll为隧道 水平跨度，[σ ]为岩体许用