(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 202210509007.0 (22)申请日 2022.05.10 (66)本国优先权数据 202210212745.9 202 2.03.04 CN (71)申请人 西南交通大 学 地址 610031 四川省成 都市二环路北一段 申请人 中国国家铁路集团有限公司 　 中国铁道科 学研究院集团有限公司 (72)发明人 刘大刚　王明年　王志龙　严志伟　 赵大铭　 (74)专利代理 机构 北京正华智诚专利代理事务 所(普通合伙) 11870 专利代理师 何凡 (51)Int.Cl. G06F 30/13(2020.01)G06F 30/23(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 一种高原铁路高地应力硬岩隧道主动支护 设计方法 (57)摘要 本发明公开了一种高原铁路高地应力硬岩 隧道主动支护设计方法， 包括以下步骤： S1： 确定 硬岩隧道的支护类型， 并根据 支护类型确定硬岩 隧道的冲击载荷； S2： 根据硬岩隧道的冲击载荷 进行安全系数验算； S3： 根据安全系数验算结果， 完成硬岩隧道主动支护设计。 本发 明针对高地应 力硬岩隧道设计施工难题， 从能量释放角度推导 了岩爆隧道的冲击荷载计算方法， 组合松散荷 载， 给出岩爆隧道的荷载计算模 型及支护结构设 计方法， 设计方法所给出的岩爆隧道支护参数能 满足隧道 规范最小安全系数的要求， 使隧道结构 处于安全状态， 并具有一定的安全 储备。 权利要求书2页 说明书7页 附图3页 CN 114969902 A 2022.08.30 CN 114969902 A 1.一种高原铁路高地应力硬岩隧道主动支护设计方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： S1： 确定硬岩隧道的支护类型， 并根据支护类型确定硬岩隧道的冲击载荷； S2： 根据硬岩隧道的冲击载荷进行安全系数验算； S3： 根据安全系数验算结果， 完成硬岩隧道主动支护设计。 2.根据权利要求1所述的高原铁路高地应力硬岩隧道主动支护设计方法， 其特征在于， 所述步骤S1包括以下子步骤： S11： 确定硬岩隧道的支护类型， 基于硬岩隧道的支护类型确定硬岩隧道的岩爆倾向性 指数， 并根据岩爆倾向性指数确定岩爆等级； S12： 根据不同岩爆等级， 确定硬岩隧道的爆块质量和爆块冲击 速度； S13： 根据硬岩隧道的爆块冲击 速度， 确定动荷因数； S14： 根据爆块冲击 速度和动荷因数， 确定硬岩隧道的冲击载荷。 3.根据权利要求2所述的高原铁路高地应力硬岩隧道主动支护设计方法， 其特征在于， 所述步骤S11中， 岩爆倾向性指数Wet的计算公式为： Wet＝ΦSP/ΦST 式中， ΦSP表示卸载 所释放的弹性应 变能， ΦST表示耗损的弹性应 变能； 所述步骤S11中， 岩爆等级的确定方法为： 若Wet≥5.0， 则岩爆 等级为严重岩爆； 若2.0≤ Wet<5.0， 则岩爆等级为中低烈度岩爆； 若Wet<2.0， 则岩爆等级为 不发生岩爆。 4.根据权利要求2所述的高原铁路高地应力硬岩隧道主动支护设计方法， 其特征在于， 所述步骤S12中， 确定硬岩隧道的爆块质量的具体方法为： 确定不同岩爆等级对应的岩爆影 响深度， 根据岩爆影响深度确定爆块体积， 并根据爆块体积和爆块密度确定爆块质量； 所述步骤S12中， 确定爆块冲击速度的具体方法为： 根据爆块体积确定爆块动能， 并根 据爆块动能确定爆块冲击 速度。 5.根据权利要求2所述的高原铁路高地应力硬岩隧道主动支护设计方法， 其特征在于， 所述步骤S13中， 动荷因数 K的计算公式为： 式中， Δ表示 受冲击部位的最大挠度， Δst表示自重引起的挠度， v表示爆 块冲击速度， g 表示重力加速度。 6.根据权利要求2所述的高原铁路高地应力硬岩隧道主动支护设计方法， 其特征在于， 所述步骤S14中， 硬岩隧道的冲击载荷q冲 击的计算公式为： 式中， K表示动荷因数， m表示爆块质量， g表示重力加速度， a表示爆块 边长。 7.根据权利要求1所述的高原铁路高地应力硬岩隧道主动支护设计方法， 其特征在于， 所述步骤S2中， 根据硬岩隧道的冲击载荷， 利用荷载 结构法确定安全系数。 8.根据权利要求1所述的高原铁路高地应力硬岩隧道主动支护设计方法， 其特征在于， 所述步骤S3中， 完成硬岩隧道主动支护设计的具体方法为： 判断安全系 数是否大于预设的 安全系数控制基准， 若 是则完成硬岩隧道主动支护设计， 否则调整硬岩隧道的支护参数， 并权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114969902 A 2返回步骤S2。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114969902 A 3