一种新意法公路隧道支护方式和开挖方式的确定方法

技术特征：
1.一种新意法公路隧道支护方式和开挖方式的确定方法，其特征在于，包括以下步骤，s1：在隧道一个循环完成且露出新的掌子面后，对掌子面围岩rmr级别进行确定；s2：根据掌子面围岩rmr分级结果以及岩体破碎程度，是否处于特殊地段，确定隧道的支护方式；s3：根据掌子面围岩rmr分级结果，基于修正的围岩自稳时间nguyen模型确定最终隧道开挖方式。2.根据权利要求1所述的一种新意法公路隧道支护方式和开挖方式的确定方法，其特征在于，步骤s1的具体操作包括以下步骤，s101：在掌子面处取多个岩块，进行载荷强度试验，确定掌子面围岩的点载荷强度；s102：测量掌子面围岩的等级参数，所述等级参数包括掌子面上主要不连续面长度，宽度，粗糙度，风化程度，填充情况，产状以及不连续面间距；s103：根据掌子面上不连续面间距，计算掌子面围岩的rqd值，rqd＝115-3.3jvjv＝1/s1 1/s2
……
1/s
n
式中，jv为单位体积节理数；s1，s2，
……
，s
n
为掌子面不连续面的间距；s104：观察掌子面，判断掌子面状态，所述掌子面状态包括干燥、潮湿、湿润、滴水和流动；s105：根据步骤s101～s104的结果，计算掌子面围岩rmr级别。3.根据权利要求1所述的一种新意法公路隧道支护方式和开挖方式的确定方法，其特征在于，掌子面围岩rmr级别为ii级，岩体轻微破碎时，支护方式为：拱顶预支护采用全灌浆岩石锚杆7-12根，长6.0m，纵向间距1.2m，横向间距2.05m；初支采用厚度20cm的钢纤维喷射混凝土；二衬采用厚度为40cm的素混凝土，仰拱采用厚度为70cm的素混凝土。4.根据权利要求3所述的一种新意法公路隧道支护方式和开挖方式的确定方法，其特征在于，掌子面围岩rmr级别为ii-iii级，岩体中度破碎时，支护方式为：初支采用厚度20cm的钢纤维喷射混凝土，2榀160工字钢组合的型钢拱架，纵向间距1.2
±
10％m；二衬采用厚度为40cm的素混凝土，仰拱采用厚度为70cm的素混凝土；掌子面围岩rmr分级为ii-iii级，且处于特殊地段时，支护方式为：拱顶预支护采用壁厚10mm的39
±
10根直径114.3mm钢管；初支采用厚度为20cm的钢纤维喷射混凝土，2榀160工字钢组合的型钢拱架，纵向间距1.0m；二衬采用厚度为40cm～110cm的素混凝土，仰拱采用厚度为70cm的素混凝土。5.根据权利要求4所述的一种新意法公路隧道支护方式和开挖方式的确定方法，其特征在于，掌子面围岩rmr级别为iii-iv级，岩体中度至高度破碎时，支护方式为：初支采用厚度20cm的钢纤维喷射混凝土，2榀180工字钢组合的型钢拱架，纵向间距1.2
±
10％m；二衬采用厚度为65cm的素混凝土，仰拱采用厚度为80cm的钢筋混凝土；掌子面围岩rmr级别为iii-iv级，岩体中度破碎时，支护方式为：拱顶预支护采用全灌浆岩石锚杆7-12根，长6.0m，纵向间距为1.4m，横向间距2.05m；初支采用20cm厚度的钢纤维
喷射混凝土，2榀180工字钢组合的型钢拱架，纵向间距1.4
±
10％m；二衬采用厚度为65cm的素混凝土，仰拱采用厚度为80cm的钢筋混凝土。6.根据权利要求5所述的一种新意法公路隧道支护方式和开挖方式的确定方法，其特征在于，掌子面围岩rmr级别为iv级，且处于特殊地段时，支护方法为：拱顶预支护采用壁厚10mm的39
±
10根直径114.3mm钢管；初支采用厚度为20cm的钢纤维喷射混凝土，2榀180工字钢组合的型钢拱架，纵向间距1.0m；二衬采用厚度为40cm～110cm的钢筋混凝土，仰拱采用厚度为80cm钢筋混凝土；掌子面围岩rmr级别为iv级以及iv级以上，未处于特殊地段时，支护方法为：拱顶预支护采用壁厚10mm的39
±
10根直径114.3mm钢管；初支采用厚度为20cm的钢纤维喷射混凝土，2榀180工字钢组合的型钢拱架，纵向间距1.0m；超前核心土加固采用长18.0m的55
±
10％根玻璃纤维导管；二衬采用厚度65cm的钢筋混凝土，仰拱采用厚度为80cm的钢筋混凝土。7.如权利要求4或6所述的一种新意法公路隧道支护方式和开挖方式的确定方法，其特征在于：所述特殊地段包括低覆盖层、隧道轴线与边坡平行、岩体破碎、涌水强烈以及接近断层带。8.根据权利要求2所述的一种新意法公路隧道支护方式和开挖方式的确定方法，其特征在于，步骤s3的具体操作包括以下步骤，s301：根据掌子面围岩rmr分级结果，确定初步隧道开挖方式；s302：构建基于修正的围岩自稳时间nguyen模型，计算隧道的自稳时间；s303：对比隧道的自稳时间与步骤s301中确定的不同初步隧道开挖方式所需的时间，确定最终隧道开挖方式。9.根据权利要求8所述的一种新意法公路隧道支护方式和开挖方式的确定方法，其特征在于，步骤s301中，初步隧道开挖方式包括全断面开挖法、二台阶法和三台阶法。10.根据权利要求8所述的一种新意法公路隧道支护方式和开挖方式的确定方法，其特征在于，步骤s302中构建基于修正的围岩自稳时间nguyen模型的具体操作包括以下步骤，s3021：根据隧道的埋深对nguyen模型的系数进行修正；深埋情况下，nguyen的修正系数为k＝a1h-3.333
，式中，a1＝4.75e 23rmr-7.75
，式中，h为隧道的埋深，e为掌子面围岩的弹性模量；浅埋情况下，nguyen的修正系数为k＝a2rmr-7.751
，式中，a2＝4.58e 23h-3.333
；s3022：根据修正后的nguyen模型的系数，构建修正后的nguyen模型为s3022：根据修正后的nguyen模型的系数，构建修正后的nguyen模型为式中，l(kt
*
)表示深埋情况下未支护跨度；l
*
(kt
*
)表示浅埋情况下未支护跨度；γ为岩体重度，α和δ为nguyen模型的参数，α＝0.700，δ＝0.005，为位移。

技术总结
本发明公开了一种新意法公路隧道支护方式和开挖方式的确定方法，在隧道一个循环完成且露出新的掌子面后，对掌子面围岩RMR级别进行确定；根据掌子面围岩RMR分级结果以及岩体破碎程度，确定隧道的支护方式；根据掌子面围岩RMR分级结果，基于修正的围岩自稳时间Nguyen模型确定最终隧道开挖方式。本发明中隧道支护方式和开挖方式的确定方法能很大程度简化隧道的设计工作。此外，本发明中隧道自稳时间的确定为隧道施工开挖方法提供了新思路。时间的确定为隧道施工开挖方法提供了新思路。时间的确定为隧道施工开挖方法提供了新思路。


技术研发人员：王业涛 丁立波 裴佳峰 王付华 魏晓航 鲍俊超 巴文雯 王征 宋战平 田小旭
受保护的技术使用者：西安建筑科技大学
技术研发日：2022.08.23
技术公布日：2022/11/25