1.隧道围岩预应力加固锚杆长度及径向预应力值的测定方法,其特征在于,包括:第一步:确定围岩岩体的天然应力;
第二步:确定围岩岩体的物理力学参数;
第三步:根据岩体的天然应力及物理力学参数确定隧道围岩断面塑性圈半径;
第四步:根据岩体的天然应力、物理力学参数、隧道开挖圆半径和隧道塑性圈半径确定隧道围岩压力;
第五步:根据第四步中的隧道围岩压力、相邻锚杆的横向间距和纵向间距确定隧道加固锚杆径向预应力值;
第六步:根据锚杆锚固段的最优长度根据确定隧道加固锚杆的最优设计长度。
2.如权利要求1所述的测定方法,其特征在于,所述第一步中采用钻孔套芯应力接触法确定围岩岩体的天然应力σZ,具体步骤如下:
1)在隧道围岩处选点、钻孔并在孔底打测量孔;
2)在测量孔内装入应变计,应变计与应变仪连接;
3)应变仪记录初始读数,通过套钻接触应力,记录应变仪读数Ua、Ub、Uc直至应力完全解除;
4)折断岩芯,根据公式(1)求得
式中:σ1—单元体内最大主应力,σ3—单元体内最小主应力,E—岩石的抗压强度;
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R—测量孔的半径;Ua、Ub、Uc—应变仪a、b、c所测得的位移值;2θ—根据tan2θ计算值确定;
5)根据公式(6)求得岩体天然应力σZ:
3.如权利要求1所述的测定方法,其特征在于,所述第二步中围岩的物理力学参数包括围岩内摩擦角参数 内摩擦角参数等于岩块内摩擦角标准值乘以设定的折减系数,折减系数根据裂隙发育程度确定。
4.如权利要求1所述的测定方法,其特征在于,所述第二步中围岩的物理力学参数包括围岩内粘聚力参数c,内粘聚力参数由围岩内粘聚力标准值乘以设定的折减系数。
5.如权利要求1所述的测定方法,其特征在于,所述第三步中隧道围岩断面塑性圈半径R根据公式(3)求出:式中:R—隧道塑性圈半径;Ro—松动区半径(取Ro=r)。
6.如权利要求1或5所述的测定方法,其特征在于,所述第四步中根据公式(4)求得隧道围岩压力σw:式中:r—隧道开挖圆半径。
7.如权利要求1所述的测定方法,其特征在于,所述第五步中,根据岩土锚固与喷射混凝土支护工程技术规范,对于Ⅳ、Ⅴ级围岩中的锚杆间距宜0.50m~1.00m,并不得大于
1.25m,确定相邻两锚杆的横向间距 及纵向间距Sb。
8.如权利要求1或7所述的测定方法,其特征在于,所述第五步中,根据公式(5)求得加固锚杆径向预应力值fy:
9.如权利要求1所述的测定方法,其特征在于,所述第六步中,根据岩土锚固与喷射混凝土支护工程技术规范,通过公式(6)计算锚杆锚固段的最优长度Δl:式中:d—锚杆锚固体直径;fms—锚固体表面与周围岩土体之间的极限粘结强度;
η—锚固体粘结安全系数;n—钢筋或钢绞线的根数;ξ—界面的粘结强度降低系数,取
0.7-0.85;ψ—锚固强度对粘结强度的影响系数。
10.如权利要求1或9所述的测定方法,其特征在于,所述第六步中,隧道加固锚杆的最优设计长度L按照公式(7)进行计算:L=R-r+Δl (7)。