申请/专利权人：湖南科技大学

申请日：2023-10-23

公开（公告）日：2024-01-12

公开（公告）号：CN117386446A

主分类号：E21F17/00

分类号：E21F17/00;G06Q10/0635;G06Q50/08;G06F30/13

优先权：

专利状态码：在审-实质审查的生效

法律状态：2024.01.30#实质审查的生效;2024.01.12#公开

摘要：本发明公开了一种水下隧道近断层下盘开挖掌子面稳定性计算方法。本发明主要是，首先计算水下隧道掌子面破坏面尺寸之间的几何与角度关系，确定掌子面各破坏块体速度关系，然后分别计算断层水压力外力功率、围岩重力外力功率、围岩内能耗散功率，计算稳定安全系数，并与允许稳定安全系数进行比较，判断隧道掌子面是否稳定安全。本发明为评估水下隧道近断层开挖掌子面的稳定性提供了计算方法；据此可以评价隧道掌子面是否稳定安全；进而可以确定隧道在不同断层富水程度下掌子面稳定安全系数，以及获得与允许稳定安全系数对应的临界断层水压力，从而为水下隧道安全施工等提供依据。

主权项：1.一种水下隧道近断层下盘开挖掌子面稳定性计算方法，其特征在于包括如下顺序的步骤：1水下隧道掌子面破坏面尺寸之间的几何与角度关系： ； ； ； ； ； ； ；式中：LAG为A点与G点之间的长度；D为隧道开挖高度；LBG为B点与G点之间的长度；LGF为G点与F点之间的长度；LAE为A点与E点之间的长度；LAH为A点与H点之间的长度，即防突厚度；LEF为E点与F点之间的长度；φ为围岩内摩擦角；β为断层倾角；a1为边AB与边BG之间的夹角；a2为边AB与边AG之间的夹角；a3为边AG与边BG之间的夹角；2确定掌子面各破坏块体速度关系： ； ； ； ； ；式中：v1为块体AGFE的速度；v0为破坏块体ABG的速度；v0,1为块体ABG相对于块体AGFE的相对速度；a4为速度v0与速度v0,1的夹角；a5为速度v1与速度v0,1的夹角；a6为速度v0与速度v1的夹角；3断层水压力外力功率： ；式中：WW为断层水压力外力功率；PW为断层水压力；4围岩重力外力做功功率，其包括如下步骤：（Ⅰ）根据上述计算块体各边长关系得到各块体的面积： ； ；式中：SABG为块体ABG的面积；SAGFE为块体AGFE的面积；（Ⅱ）围岩重力外力功率为各块体重力与速度竖向分量的乘积，则根据上述得到块体的面积与速度可以得到： ；式中：Wγ为围岩重力外力功率；γ为围岩重度；5外力功率为： ；式中：W为外力功率；6围岩内能耗散功率为： ；式中：ED为围岩内能耗散功率；c为围岩黏聚力；7稳定安全系数为： ；式中：Fos为稳定安全系数；8判断隧道掌子面是否稳定安全：若，则隧道掌子面稳定，施工安全；若，则隧道掌子面不稳定，施工不安全；式中：[Fos]为允许稳定安全系数。

全文数据：

权利要求：

百度查询： 湖南科技大学 一种水下隧道近断层下盘开挖掌子面稳定性计算方法

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