(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111643080.9 (22)申请日 2021.12.2 9 (71)申请人 中国电建集团贵阳勘测设计 研究院 有限公司 地址 550081 贵州省贵阳市观山湖区兴黔 路16号 申请人 中国水电顾问集团贵阳勘测设计 研 究院岩土 工程有限公司 (72)发明人 刘超杨　张毅　赵代尧　左周昌　 张彪　郭果　陈泰徐　 (74)专利代理 机构 贵阳中新专利商标事务所 52100 专利代理师 李余江 (51)Int.Cl. G06F 30/13(2020.01)G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 一种水平岩层 隧洞顶板稳定性快速判别方 法 (57)摘要 本发明公开了一种水平岩层隧洞顶板稳定 性快速判别方法， 包括： 1)收集岩体地质参数； 2) 分析围岩 破坏力学平 衡关系和建立地质模 型； 3) 模型内力及岩体抗力计算； 4)构建破坏预判模 型。 本发明是从岩体结构力学和施工地质参数的 角度出发， 通过勘察和施工地质获取围岩相关参 数， 构建相关地质力学模型， 设计一种水平层状 围岩顶板破坏快速预判方法， 使工程人员能够通 过简单测量表观地质条件快速识别顶板破坏风 险， 有效避免施工安全 事故。 权利要求书2页 说明书8页 附图5页 CN 114491734 A 2022.05.13 CN 114491734 A 1.一种水平岩层隧洞顶板稳定性快速判别方法， 其特征在于包括： 1)收集岩体地质参 数； 2)分析围岩破坏力学平衡关系和建立地质模 型； 3)模型内力及岩 体抗力计算； 4)构建破 坏预判模型。 2.根据权利要求1所述的水平岩层隧洞顶板稳定性快速判别方法， 其特征在于： 所述收 集岩体地质参数是指收集一个项目勘察阶段岩 体地质参数， 包括地层岩性， 节理裂隙状态， 岩体单轴抗压强度指标σc， 施工地质参数。 3.根据权利要求1或2所述的水平岩层隧洞顶板稳定性快速判别方法， 其特征在于： 所 述分析围岩破坏力学平衡关系和建立地质模型包括假定层间结合力为零的假定条件， 符合 极限平衡条件的力学平衡条件， 以及顶板受力简化为一端固定另一端 悬臂的夹支悬臂梁或 顶板受力简化 为两端固定的固定端梁结构的地质力学模型。 4.根据权利要求3所述的水平岩层隧洞顶板稳定性快速判别方法， 其特征在于： 所述模 型内力及岩体抗力计算包括夹支悬臂梁模型受力计算、 固定端梁模型受力计算、 岩体抗力 参数[σt]计算。 5.根据权利要求4所述的水平岩层隧洞顶板稳定性快速判别方法， 其特征在于： 所述夹 支悬臂梁模型 受力计算中， 考虑悬臂梁型顶板围岩受力主要来自岩石的自重和岩层间的结 合力， 内力按式(2)～(4)计算： q＝Q‑c      (2) 式中： q＝γ ×h‑c为梁所受均布荷载， 为岩体结构自重和顶面层间结合力的合力， 本处 c＝0； l为梁长度； M为结构弯 矩； Iz为截面惯性矩； h为岩层厚度。 6.根据权利要求5所述的水平岩层隧洞顶板稳定性快速判别方法， 其特征在于： 所述固 定端梁模型受力计算中考虑两端固定单跨超静定梁模型， 其所 受荷载和简化悬臂梁模型相 同， 荷载计算为公式(3)， 结构内力极大值依据公式(5)～(6)计算， 弯曲变形产生的拉应力 用(4)式计算， 岩体抗拉强度参数[σt]依据公式(6)计算： 式中： σci为完整岩石单轴抗压强度,mi为岩石的H&B常量， 通过三轴试验获得， GSI为地权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114491734 A 2质强度指标， D为爆破或应力对岩体的扰动系数， 取值 查表获得。 7.根据权利要求6所述的水平岩层隧洞顶板稳定性快速判别方法， 其特征在于： 所述构 建破坏预判模 型是以勘察 获得的岩 体参数， 以及现场测定 GSI值， 根据式(2～5)以及设定计 算长度和岩层厚度， 计算相应的最大拉应力， 拟合生成曲线， 整合曲线构建模型， 并将之与 (6)式获得的岩 体抗拉强度基准线对比， 计算应力小于基准线部 分划分为安全区， 计算应力 大于基准线为潜在破坏区。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114491734 A 3