一种隧道超前支护的支护效果评价方法与流程

1.本发明涉及公路隧道建设技术领域，具体为一种隧道超前支护的支护效果评价方法。


背景技术：

2.在隧道施工进入山体中遇到围岩较差的地方，为保障施工安全，通常以超前小导管作为超前支护进行预加固。目前对于超前小导管支护后的评价效果通常以净空收敛作为评价指标，而通过针对超前小导管结构的变化来进行支护效果评价的较少。净空收敛是超前支护和初期支护共同作用的效果，未能单独体现出超前小导管在超前支护中的支护作用，因此也不能够作为超前支护结构的修改依据。
3.因此，需要设计一种隧道超前支护的支护效果评价方法，实现对超前小导管在超前支护中的支护作用进行准确评价。


技术实现要素：

4.针对目前超前小导管支护效果评价方法未直接通过超前小导管结构的变化来进行，本发明提供一种能单独体现超前小导管在超前支护中支护效果的评价方法。
5.本发明是通过以下技术方案来实现：
6.一种隧道超前支护的支护效果评价方法，包括以下步骤：
7.步骤1、超前支护施工完成后，获取超前小导管的初始位置；
8.步骤2、隧道开挖一个工步后，获取超前小导管的当前位置；
9.步骤3、根据步骤1的获取的超前小导管的初始位置，及步骤2获取超前小导管的当前位置，确定超前小导管的竖向位移量；
10.步骤4、根据超前小导管的竖向位移量确定支护效果评价值，根据支护效果评价值评价超前支护的支护效果。
11.优选的，步骤1中超前小导管的初始位置包括超前小导管前端和超前小导管末端的初始位置；所述超前小导管前端为沿隧道开挖方向插入岩体的一端。
12.优选的，所述超前小导管为超前支护中与隧道轴线平行的超前小导管。
13.优选的，采用位移监测设备获取超前小导管末端的初始位置。
14.优选的，根据超前小导管的长度和插入角度并结合三角函数，计算超前小导管前端的初始位置。
15.优选的，采用光纤光栅应变传感器获取超前小导管前端的初始位置。
16.优选的，步骤3中根据超前小导管前端的初始位置和超前小导管前端的当前位置，确定超前小导管前端的竖向位移量；
17.根据超前小导管末端的初始位置和超前小导管末端的当前位置，确定超前小导管末端的竖向位移量。
18.优选的，步骤4中根据超前小导管前端和末端的竖向位移量确定支护效果评价值，
将支护效果评价值和预设评价值比较，根据比较结果确定超前支护的支护效果。
19.优选的，所述支护效果评价值的计算方法如下：
20.支护效果评价值＝(1-超前小导管末端的竖向位移量/超前小导管前端的竖向位移量)
×
100％
21.优选的，步骤4中还包括以下过程，根据支护效果优化超前支护的结构。
22.与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
23.本发明提供的一种隧道超前支护的支护效果评价方法，采用超前支护中超前小导管的竖向位移作为以及定量描述超前支护的支护效果，弥补传统方法中以净空收敛作为超前小导管支护效果评价指标时包含初期支护的评价，对支护效果的影响，可以单独体现出超前小导管在超前支护中的支护作用，判断超前小导管作为超前支护在围岩中发挥的效果，同时对能够作为超前支护结构的改进依据，实现对超前支护结构的优化。
附图说明
24.图1为本发明隧道超前小导管布置正视图。
25.图2为本发明隧道超前小导管布置侧视图。
26.图中：1-拱顶钢架，2-隧道断面，3-当前掌子面，4-开挖后掌子面，5-超前小导管，6-超前小导管末端，7-超前小导管前端。
具体实施方式
27.下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。
28.一种隧道超前支护的支护效果评价方法，包括以下步骤：
29.步骤1、超前支护施工完成后，获取超前小导管5的初始位置。
30.具体的，超前支护为对隧道即将开挖区域进行支护，避免因为顶部围岩较弱导致塌方造成安全事故。超前支护包括多个超前小导管，隧道断面2的拱顶为弧形，多个超前小导管沿拱顶的弧度间隔布置，将超前小导管前端7沿掘进方向倾斜插入隧道围岩中，超前小导管前端位于围岩中，超前小导管末端6位于当前掌子面3，超前小导管前端6下一工步开挖形成的开挖后掌子面4的位置，超前小导管末端6与拱顶钢架1固接，超前小导管末端即超前小导管位于围岩外部的一端。
31.测量超前小导管前端7和超前小导管末端6的初始位置。
32.采用位移监测设备获取超前小导管末端的初始位置，在本实施例中采用全站仪获取超前小导管的位置。
33.由于超前小导管的长度和插入角度为设计值，因此根据超前小导管的长度和插入角度并结合三角函数，计算超前小导管前端的初始位置。
34.还可以在超前小导管的前端安装位移传感器，通过位移传感器获取超前小导管末端的位置。
35.所述位移传感器为光纤光栅应变传感器。
36.由于超前支护由多个超前小导管组成，获取与隧道轴线平行的超前小导管的两端位置，即隧道拱顶中心的超前小导管。
37.步骤2、隧道开挖一个工步后，获取超前小导管前端和末端的当前位置。
38.采用全站仪和光纤光栅应变传感器分别获取超前小导管前端和末端的当前位置。
39.步骤3、根据步骤1的获取的超前小导管的初始位置，及步骤2获取超前小导管的当前位置，确定超前小导管的竖向位移量。
40.具体的，根据超前小导管前端的初始位置和超前小导管前端的当前位置，确定超前小导管前端的竖向位移量。
41.根据超前小导管末端的初始位置和超前小导管末端的当前位置，确定超前小导管末端的竖向位移量。
42.步骤4、根据超前小导管的竖向位移量评价超前支护的支护效果。
43.具体的，根据超前小导管两端的位移差确定支护效果评价值，将支护效果评价值和预设的评价值比较，当支护效果评价值大于预设的评价值，则超前支护发挥支护作用，当支护效果评价值大于小于预设的评价值，则超前支护发挥的支护效果差，需要修改超前支护的结构。
44.支护效果评价值越大则超前小导管发挥的支护效果越好，支护效果评价值越小则超前小导管发挥的效能未充分发挥，则说明支护过渡富余，需要修改超前支护的结构，如增加超前小导管间距，以及减小超前小导管直径等。
45.支护效果评价值的计算方法如下：
46.支护效果评价值＝(1-超前小导管末端的竖向位移量/超前小导管前端的竖向位移量)
×
100％
47.实施例1
48.一种隧道超前支护的支护效果评价方法，包括以下步骤：
49.步骤1、进行超前支护施工，将多个超前小导管沿隧道的截面方向依次排布，然后将超前小导管依次沿隧道的开挖方向插入岩体中。
50.步骤2、采用全站仪获取超前小导管末端6的初始位置a0。
51.步骤3、采用位移传感器获取超前小导管前端7的初始位置b0。
52.步骤4、隧道开挖一个工步后，获取开挖后超前小导管末端6的当前位置a1。
53.步骤5、获取开挖后超前小导管前端6的当前位置b1。
54.步骤6、根据超前小导管末端6的初始位置a0和当前位置a1，计算超前小导管末端的竖向变形d1＝(a0-a1)。
55.步骤7、根据超前小导管前端7的初始位置b0和当前位置b1，计算超前小导管末端的竖向变形d2＝(b0-b1)。
56.步骤8、根据超前小导管末端和前端的竖向变形，确定超前支护的支护效果评价值w。
57.w＝(1-d1/d2)
×
100％
58.步骤9、支护效果评价值越大则超前小导管发挥的效果越好；超前小导管支护效果百分比越小则超前小导管效能未充分发挥。
59.以上内容仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明权利要求书的保护范围之内。