一种富水粉细流层隧道支护结构的安全性评价方法

1.本发明涉及隧道支护结构技术领域，特别涉及一种富水粉细流层隧道支护结构的安全性评价方法。


背景技术：

2.当前我国基础设施建设正经历着前所未有的蓬勃发展阶段，隧道越来越多的出现在公路、铁路、城市等的建设中。随着我国隧道建设越来越多，隧道支护技术也已经取得了较大的进步，但由于富水岩层特有的强度低、大变形等特性，富水岩层的隧道支护仍存在一些问题。且在富水岩层隧道设计过程中支护参数的选取多依靠工程类比和工程经验，影响了隧道工程的安全性和经济性。在新奥法中，初期支护与围岩共同承载围岩压力，并限制围岩的变形，对隧道的稳定具有决定性作用。
3.但由于富水岩层地质条件较为复杂，类化和经验往往无法兼得隧道的安全与经济；设计者出于对安全储备的考虑，往往愿展识别结果数，虽然安全性得到了保障，但却造成了极大的资源浪费。
4.为此，亟需提供一种富水粉细流层隧道支护结构的安全性评价方法，用于保证隧道初期支护参数的设计在经济合理又安全可靠的前提下，评价其安全性。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种富水粉细流层隧道支护结构的安全性评价方法，主要解决了现有技术中所提到的技术问题。
6.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
7.一种富水粉细流层隧道支护结构的安全性评价方法，包括以下步骤：
8.s1、获取隧道现场施工数据，并根据所述隧道现场施工数据构建隧道支护结构检测模型和隧道支护结构初期模型；
9.s2、基于所述隧道支护结构检测模型和所述隧道支护结构初期模型，比较隧道衬砌结构的有效厚度和设计厚度，评价隧道支护结构安全性；
10.s3、基于所述隧道支护结构检测模型，获取所述隧道衬砌结构背后的空洞测量数据，并通过所述隧道衬砌结构背后的空洞测量数据绘制空洞直径，然后通过判断隧道衬砌结构背后是否存在空洞，分别评价隧道支护结构的拱顶、拱腰和拱脚的安全性；
11.s4、采集所述隧道衬砌结构的实际外表裂缝参数，并根据采集到的所述隧道衬砌结构的实际外表裂缝参数，评价隧道支护结构的安全性。
12.优选的，所述s1中，所述隧道现场施工数据包括隧道支护结构的后期采集数据和隧道设计之初已有的隧道数据；
13.所述隧道支护结构的后期采集数据利用麦达斯软件构建所述隧道支护结构检测模型；
14.所述隧道设计之初已有的隧道数据利用麦达斯软件构建所述隧道支护结构初期
模型。
15.优选的，所述s2中，若所述隧道衬砌结构的有效厚度与设计厚度的比值大于2/3，则所述隧道支护结构安全，否则所述隧道支护结构不安全。
16.优选的，所述s3中，所述隧道支护结构的拱顶安全性评价方法，具体包括；
17.若所述隧道支护结构的拱顶背后空洞直径小于0.5m，则所述隧道支护结构的拱顶安全；
18.若所述隧道支护结构的拱顶背后空洞直径介于0.5-1.5m之间，则所述隧道支护结构的拱顶破损；
19.若所述隧道支护结构的拱顶背后空洞直径大于1.5m，则所述隧道支护结构的拱顶严重破损。
20.优选的，所述s3中，所述隧道支护结构的拱腰安全性评价方法，具体包括；
21.若所述隧道支护结构的拱腰背后空洞直径小于0.5m，则所述隧道支护结构的拱腰安全；
22.若所述隧道支护结构的拱腰背后空洞直径介于0.5-1.5m之间，则所述隧道支护结构的拱腰破损；
23.若所述隧道支护结构的拱腰背后空洞直径大于1.5m，则所述隧道支护结构的拱腰严重破损。
24.优选的，所述s3中，所述隧道支护结构的拱脚安全性评价方法，具体包括；
25.若所述隧道支护结构的拱脚背后存在空洞，则所述隧道支护结构的拱脚严重破损。
26.优选的，所述s4中，将隧道长度等距划分成多段，并通过分段检查隧道衬砌结构是否出现裂缝，评价每一段所述隧道支护结构的安全性。
27.优选的，每一段所述隧道支护结构的安全性评价方法，具体包括；
28.若所述隧道衬砌结构上的裂缝宽度和裂缝长度分别在4mm和6mm之内，则所述隧道支护结构安全；
29.若所述隧道衬砌结构上的裂缝宽度大于4mm，且裂缝长度在6mm之内，或所述隧道衬砌结构上的裂缝宽度在4mm之内，且裂缝长度大于6mm，则所述隧道支护结构破损；
30.若所述隧道衬砌结构上的裂缝宽度大于4mm，且裂缝长度大于6mm，则所述隧道支护结构严重破损。
31.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
32.本发明中，通过分析隧道衬砌结构厚度变化和背后是否存在空洞，以及是否存在裂缝三个影响因素，并基于隧道初期支护参数对隧道支护结构的安全性进行综合评价，使得隧道支护结构在安全性得到保障的基础上，进行合理维护，减少资源浪费，降低维护成本。
附图说明
33.为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前
提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
34.图1为本发明的一种富水粉细流层隧道支护结构的安全性评价方法的流程图。
具体实施方式
35.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
36.如图1所示，本发明提供一种富水粉细流层隧道支护结构的安全性评价方法，包括以下步骤：
37.步骤一、获取隧道支护结构的后期采集数据和隧道设计之初已有的隧道数据，将隧道支护结构的后期采集数据利用麦达斯软件构建隧道支护结构检测模型；将隧道设计之初已有的隧道数据利用麦达斯软件构建隧道支护结构初期模型。
38.步骤二、基于隧道支护结构检测模型和隧道支护结构初期模型，比较隧道衬砌结构的有效厚度和设计厚度，评价隧道支护结构安全性；其中，若隧道衬砌结构的有效厚度与设计厚度的比值大于2/3，则隧道支护结构安全，否则隧道支护结构不安全。
39.步骤三、基于隧道支护结构检测模型，获取隧道衬砌结构背后的空洞测量数据，并通过隧道衬砌结构背后的空洞测量数据绘制空洞直径，然后通过判断隧道衬砌结构背后是否存在空洞，分别评价隧道支护结构的拱顶、拱腰和拱脚的安全性，其中：
40.隧道支护结构的拱顶安全性评价方法，具体包括；
41.若隧道支护结构的拱顶背后空洞直径小于0.5m，则隧道支护结构的拱顶安全；
42.若隧道支护结构的拱顶背后空洞直径介于0.5-1.5m之间，则隧道支护结构的拱顶破损；
43.若隧道支护结构的拱顶背后空洞直径大于1.5m，则隧道支护结构的拱顶严重破损。
44.隧道支护结构的拱腰安全性评价方法，具体包括；
45.若隧道支护结构的拱腰背后空洞直径小于0.5m，则隧道支护结构的拱腰安全；
46.若隧道支护结构的拱腰背后空洞直径介于0.5-1.5m之间，则隧道支护结构的拱腰破损；
47.若隧道支护结构的拱腰背后空洞直径大于1.5m，则隧道支护结构的拱腰严重破损。
48.隧道支护结构的拱脚安全性评价方法，具体包括；
49.若隧道支护结构的拱脚背后存在空洞，则隧道支护结构的拱脚严重破损。
50.步骤四、采集隧道衬砌结构的实际外表裂缝参数，并根据采集到的隧道衬砌结构的实际外表裂缝参数，评价隧道支护结构的安全性。
51.具体的，将隧道长度等距划分成多段，并通过分段检查隧道衬砌结构是否出现裂缝，评价每一段隧道支护结构的安全性，且每一段隧道支护结构的安全性评价方法，具体包括；
52.若隧道衬砌结构上的裂缝宽度和裂缝长度分别在4mm和6mm之内，则隧道支护结构
安全；
53.若隧道衬砌结构上的裂缝宽度大于4mm，且裂缝长度在6mm之内，或隧道衬砌结构上的裂缝宽度在4mm之内，且裂缝长度大于6mm，则隧道支护结构破损；
54.若隧道衬砌结构上的裂缝宽度大于4mm，且裂缝长度大于6mm，则隧道支护结构严重破损。
55.本发明通过分析隧道衬砌结构厚度变化和背后是否存在空洞，以及是否存在裂缝三个影响因素，并基于隧道初期支护参数对隧道支护结构的安全性进行综合评价，使得隧道支护结构在安全性得到保障的基础上，进行合理维护，减少资源浪费，降低维护成本。
56.最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

技术特征：
1.一种富水粉细流层隧道支护结构的安全性评价方法，其特征在于，包括以下步骤：s1、获取隧道现场施工数据，并根据所述隧道现场施工数据构建隧道支护结构检测模型和隧道支护结构初期模型；s2、基于所述隧道支护结构检测模型和所述隧道支护结构初期模型，比较隧道衬砌结构的有效厚度和设计厚度，评价隧道支护结构安全性；s3、基于所述隧道支护结构检测模型，获取所述隧道衬砌结构背后的空洞测量数据，并通过所述隧道衬砌结构背后的空洞测量数据绘制空洞直径，然后通过判断隧道衬砌结构背后是否存在空洞，分别评价隧道支护结构的拱顶、拱腰和拱脚的安全性；s4、采集所述隧道衬砌结构的实际外表裂缝参数，并根据采集到的所述隧道衬砌结构的实际外表裂缝参数，评价隧道支护结构的安全性。2.根据权利要求1所述的一种富水粉细流层隧道支护结构的安全性评价方法，其特征在于：所述s1中，所述隧道现场施工数据包括隧道支护结构的后期采集数据和隧道设计之初已有的隧道数据；所述隧道支护结构的后期采集数据利用麦达斯软件构建所述隧道支护结构检测模型；所述隧道设计之初已有的隧道数据利用麦达斯软件构建所述隧道支护结构初期模型。3.根据权利要求1所述的一种富水粉细流层隧道支护结构的安全性评价方法，其特征在于：所述s2中，若所述隧道衬砌结构的有效厚度与设计厚度的比值大于2/3，则所述隧道支护结构安全，否则所述隧道支护结构不安全。4.根据权利要求1所述的一种富水粉细流层隧道支护结构的安全性评价方法，其特征在于：所述s3中，所述隧道支护结构的拱顶安全性评价方法，具体包括；若所述隧道支护结构的拱顶背后空洞直径小于0.5m，则所述隧道支护结构的拱顶安全；若所述隧道支护结构的拱顶背后空洞直径介于0.5-1.5m之间，则所述隧道支护结构的拱顶破损；若所述隧道支护结构的拱顶背后空洞直径大于1.5m，则所述隧道支护结构的拱顶严重破损。5.根据权利要求1所述的一种富水粉细流层隧道支护结构的安全性评价方法，其特征在于：所述s3中，所述隧道支护结构的拱腰安全性评价方法，具体包括；若所述隧道支护结构的拱腰背后空洞直径小于0.5m，则所述隧道支护结构的拱腰安全；若所述隧道支护结构的拱腰背后空洞直径介于0.5-1.5m之间，则所述隧道支护结构的拱腰破损；若所述隧道支护结构的拱腰背后空洞直径大于1.5m，则所述隧道支护结构的拱腰严重破损。6.根据权利要求1所述的一种富水粉细流层隧道支护结构的安全性评价方法，其特征在于：所述s3中，所述隧道支护结构的拱脚安全性评价方法，具体包括；若所述隧道支护结构的拱脚背后存在空洞，则所述隧道支护结构的拱脚严重破损。7.根据权利要求1所述的一种富水粉细流层隧道支护结构的安全性评价方法，其特征在于：所述s4中，将隧道长度等距划分成多段，并通过分段检查隧道衬砌结构是否出现裂
缝，评价每一段所述隧道支护结构的安全性。8.根据权利要求7所述的一种富水粉细流层隧道支护结构的安全性评价方法，其特征在于：每一段所述隧道支护结构的安全性评价方法，具体包括；若所述隧道衬砌结构上的裂缝宽度和裂缝长度分别在4mm和6mm之内，则所述隧道支护结构安全；若所述隧道衬砌结构上的裂缝宽度大于4mm，且裂缝长度在6mm之内，或所述隧道衬砌结构上的裂缝宽度在4mm之内，且裂缝长度大于6mm，则所述隧道支护结构破损；若所述隧道衬砌结构上的裂缝宽度大于4mm，且裂缝长度大于6mm，则所述隧道支护结构严重破损。

技术总结
本发明涉及隧道支护结构技术领域，特别涉及一种富水粉细流层隧道支护结构的安全性评价方法，包括以下步骤：S1、获取隧道现场施工数据，并根据隧道现场施工数据构建隧道支护结构检测模型和隧道支护结构初期模型；S2、基于隧道支护结构检测模型和隧道支护结构初期模型，比较隧道衬砌结构的有效厚度和设计厚度，隧道支护结构安全性；本发明中，通过分析隧道衬砌结构厚度变化和背后是否存在空洞，以及是否存在裂缝三个影响因素，并基于隧道初期支护参数对隧道支护结构的安全性进行综合评价，使得隧道支护结构在安全性得到保障的基础上，进行合理维护，减少资源浪费，降低维护成本。降低维护成本。降低维护成本。


技术研发人员：尉敏 杨运 李军 贵珊 冯成名 车志远 宋战平 田小旭 周昊楠
受保护的技术使用者：西安建筑科技大学
技术研发日：2023.06.05
技术公布日：2023/9/5