淺析隧道工程動態(tài)設計的原理和方法研究

1、淺析隧道工程動態(tài)設計的原理和方法研究論文關鍵詞:隨道工程動態(tài)設計設計方法論文摘要:隧道工程由于不確定性因素多，套用地面構造的設計理念和模型設計隧道具有很大局限性，動態(tài)設計方法就是在此背景下開展起來的一種隧道工程設計方法。介紹了動態(tài)設計在公路隧道中的主要應用，分析動態(tài)設計的原理及主要設計方法。引言目前，公路或公路隧道的設訓方法有多種，其中常用的大體上分兩種方法。一種是力學分析設計方法，即根據(jù)地面建筑工程的力學分析方法，確定構造、荷載和材料的三要素，工程師首先計算荷載，然后選擇構造類型和材料，最后通過力學計算確定構造幾何尺寸工程建立通常按地質勘察、設計、施工的程叫衣次進展這種方法是用荷載一構造模型

2、作力學讓算，并常用于襯砌構造設計。另一種是工程類比法或稱經(jīng)歷酬七法，即首先對工程圍巖進展分類，然后根據(jù)有關標準或標準進展斷這種酬土方法常用于錨噴支護。但是由于隧道工程施工時水文地質環(huán)境復雜，不確定性因素很多，使得套用地面構造的設計理念和模型設計隧道構造物具有很大局限性，而由工程類比法確定其酬參封寸又有一定的盲目性。動態(tài)設計方法就是在此背景下開展起來的一種隧道工程設引方法。1動態(tài)側十在公路隧道中的應用調整支護設釗參數(shù)和施工方法，確定合理的支護時勻u是目傲訟路隧道動態(tài)設計的核心內容。1.1確定二次支護隧道二次支護日引的選擇如前面所述。對于一般軟弱圍巖仰拱灌注時間可在圍巖穩(wěn)定以后，二次支護之前進展:

3、而對于極差的圍巖及塑性流變地層，當位移量和位移速度很大時，仰拱灌注應盡早進展。當圍巖變形量不大，而圍巖壓力與噴層應力很大時，那么應適當延遲封底時間，以進步支護的柔性。1.2調整錨噴支護參數(shù)當圍巖位移速率或位移量超過允許值時，一般應增加錨桿數(shù)量、減刁卡豺干間距。錨桿長度應大于測淚得的松動區(qū)范圍，并留有一定富裕量。如量測顯示錨桿后段的拉應變很小和出現(xiàn)壓應變時，可適當減刁錨桿的長度。當錨桿軸向力大于錨桿屈服度時，應優(yōu)先考慮改變錨桿材料，采用高強鋼材。增加錨桿數(shù)量或直徑也可獲得降低錨桿應力的效果。初期噴層厚度一般按標準設計，當初期噴層厚度較小，噴層應力大或圍巖掃扮大，噴層出現(xiàn)明顯裂損時，座查當加厚初期

4、噴層厚度。假設噴層厚度已較大時，可增加錨桿數(shù)量，調整錨桿參數(shù)或施工方法，改變仰拱封底時間以減、初期噴層受力狀況。當測得的噴層內的叻較大，而達不到規(guī)起平安度時，必須增加最后噴層的厚度或改變二次支護的時間。對于其它形式的支婦氣受訓參數(shù)，也應在現(xiàn)場的根底上作出利拉的調整。1.3調整施工方案當測得的位移速率或位移量超過允許值時，除加強支護外還應調整施工方法，如縮短臺階層數(shù)，提育招貓噴支護的時間和仰拱封底時間。如這種方案仍未能使變形速度降至允許值之下，那么應對開挖面進展加固，如采用先支護穩(wěn)定頂部圍巖，用噴身打昆凝土及錨桿等穩(wěn)定掌子面。2動態(tài)訓十的基勿二原理與主要內容動態(tài)設計方法的原理主要是通過現(xiàn)場觀測和

5、監(jiān)控量測獲得關于圍巖穩(wěn)定性和支護系統(tǒng)口二作狀態(tài)的各類信息，然后對監(jiān)控量測數(shù)據(jù)進展必、要的力學計算和理論分析，按照一定的圍巖穩(wěn)定判別準那么，來評價圍巖穩(wěn)定性和支護系統(tǒng)功能的經(jīng)濟性與平安性，借以修改和確定支護系統(tǒng)的設計參數(shù)、支護時機和旅門策，到達優(yōu)化工程設計和施工的目的。通過對開挖過程中掌子面的地質素描，來重新斷定圍巖.級別，或者校核預設計圍巖的級別，必要時應對支護系統(tǒng)和施工方法、施工組織進展相應的調整通過在開挖過程中的量狽(來監(jiān)控圍巖和支護系統(tǒng)的動態(tài)并把量測信息和分析結果反響到設計中，從而進一步修改和完善預設計的支護參數(shù)等，并指導后續(xù)施工。這樣就使得設訓和施工更符合或接近工程實際，也可以適應復雜

6、多變的地質條件和各種不同白饑敝工環(huán)境。動態(tài)設計方法并不排斥以往的各種力學計算、模型試驗及經(jīng)歷類比等設計方法，而是最大限度地把它們包容在自己的決策支持系統(tǒng)中去，充分發(fā)揮各種方法特有的長處。動態(tài)設計方法是將監(jiān)測技術、力學計算、數(shù)值分析和經(jīng)歷評估等融為一體的隧道工程鑿十方法。動態(tài)設計的主要內容包括現(xiàn)場量測、量測數(shù)據(jù)處理及信息反愧修改或調整十參數(shù)和施工方法三個方面?，F(xiàn)場量鋇!包括選擇量測工程、量測手段、量測方法及測點布置等內容。數(shù)據(jù)處理包括分襯鬧院處理目的、處理工程和處理方法以及測試數(shù)據(jù)的表達形式;量測數(shù)據(jù)反響一般有定性反響驗反響內定量反響(論反響)。定性反響是根據(jù)人們工程理論經(jīng)歷及上的推理所擁導的一

7、些準那么，直接通過量測數(shù)據(jù)與這些準那么的比較而反響于設計與施工。定量反響那么是以測討得的數(shù)據(jù)作為計算參數(shù)，通過力學計算進展反潰定量反響也有兩種形式尸種是直接以測試數(shù)據(jù)作為計算參數(shù)進展反錫壯剎陣另一種是根據(jù)量測數(shù)據(jù)反算出一般計算方法中的計算參數(shù)，然后再按一般計算方法進展反響計算，即所謂反分析法。修改或調整側參數(shù)和施工方法是根據(jù)施工中水文地質調查結果、量測信息反響結果以及工程其它信息的分析，提出支護系統(tǒng)設計參數(shù)修正，施工方法的調整，并形成新的設計成果。3動態(tài)設計的主要方法3.1模糊數(shù)學方法由于隧道工程本身具有的復雜性、隨機性和模糊性，加之某些方面理論研究的不完善，模型和對象之間有時是不準確和不確定

8、的，有些情況下應用模糊模型更符合工程實際。近年來，模糊在巖土及隧道工程巖體;彬及、圍巖穩(wěn)定性分類、方案優(yōu)選和評判等也得到了廣勿左用。模糊理論主要包括模糊模型識別、模糊聚類分析、模糊決策、模糊綜合評判、模糊控制等。模糊模型是指模型中，模型是模糊的，即標準模型庫中的模型是模糊的。模糊聚類分析就是用模糊數(shù)學方法研究和處理所給癥織寸象的分類。它建立起了樣本對于類別的不確定性的描繪，更能客觀地反映現(xiàn)實世界。模糊綜合評判就是用模糊數(shù)學對受到多種因素制約的對象做出一個總體評價。模糊決策理論就是通妞比寸備選方案和評價指標之間構造模糊評價他陣，來進展方案優(yōu)選的方法。模糊決策方法正成為決策領域中一荊良實用的工具。

9、3.2.2程類比法工程類比法通常有直接比照法和間接類比法兩種。在進展工程類比側相寸，主要考慮工程條件和工程地質條件兩個方面。前者包括工程類型、工程規(guī)模、工程形狀與尺寸及施工方法等方面因素;而后者主要包括工程地質條件的復雜性、巖體強度和巖體完好性、地下水影響程度和地應力條件等因素。直接類比法一般是將新建工程的工程條件和工程地質條件兩方面因素，與上述條件根本一樣的已建工程進展比照，由此確定支護參數(shù)及襯砌構造參數(shù)，并對工程施工方案等進展相應調整。間接類比法一般是根據(jù)現(xiàn)行的團十標準，按上述兩種類比方法都是從定性的角度，在工程設計中應用工程類比法。3.3灰色系統(tǒng)理論法灰色系統(tǒng)理論是研究系統(tǒng)分析、建模、預測、決策和控制的理論?；疑A測就是利用灰色過程中所顯示現(xiàn)象既是隨機的、雜亂無章的，也是有序的、有界的這一潛在規(guī)律，建立灰色模型對系統(tǒng)進展分析預測?；疑A測通常是指對在一定方位內變化的、與時間有關的灰色過程的預測。灰色決策理論，是指從某一事件或工程的又創(chuàng)液中，挑選出一個或多個效果最正確的又撰域方案來應對目的事件