施工中反分析法分為:a)增量位移法,是將模擬開挖的有限元模型與優(yōu)化反分析方法相結(jié)合,利用某一開挖步前后監(jiān)測所得增量位移,對某隧道開挖土體參數(shù)進(jìn)行反演,并根據(jù)反演結(jié)果預(yù)測后續(xù)施工對土體及支護(hù)的影響.b)根據(jù)隧道開挖過程中圍巖破壞信息進(jìn)行的反分析法。

  3.動態(tài)反饋設(shè)計

  動態(tài)反饋設(shè)計是根據(jù)開挖面揭示的地質(zhì)條件、監(jiān)控測量獲得的數(shù)據(jù)以及地質(zhì)超前預(yù)報結(jié)果,對隧道支護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計、施工方案及時進(jìn)行修改的設(shè)計模式。旨在使隧道支護(hù)結(jié)構(gòu)的形式能隨時適應(yīng)實(shí)際的圍巖地質(zhì)條件,從而使工程建設(shè)既能經(jīng)濟(jì)合理,又能確保安全。下列情況需進(jìn)行動態(tài)反饋設(shè)計:

  a)開挖面揭示的圍巖級別與工程地質(zhì)勘查報告提供的資料有較大差別。

  b)隧道開挖后圍巖地層的變形量持續(xù)增長,且總變形量已接近設(shè)計估計值。

  C)隧道開挖后,圍巖地層的變形量明顯大于設(shè)計估計值。

  d)超前地質(zhì)預(yù)報揭示開挖面前方巖層存在不利地質(zhì)構(gòu)造時。

  3.1設(shè)計要點(diǎn)

  a)隧道穿越地層的實(shí)際圍巖級別與原有地質(zhì)資料對圍巖級別的判斷相差較大時,應(yīng)按修正后的圍巖級別重新確定合理的支護(hù)結(jié)構(gòu)類型、尺寸和開挖施工方法。

  b)監(jiān)測數(shù)據(jù)增長速度異常,或總位移量接近臨界值時,應(yīng)采取措施加強(qiáng)支護(hù)結(jié)構(gòu),同時優(yōu)化施工方案。反之則可減弱支護(hù)結(jié)構(gòu),以節(jié)約投資。

  c)反饋設(shè)計中如有必要對支護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計計算時,宜通過反分析方法確定圍巖地層的初始應(yīng)力,以及本構(gòu)模型及其特性參數(shù)的估計值。

  d)應(yīng)重視超前地質(zhì)預(yù)報信息的作用,可能遭遇險情時應(yīng)預(yù)先提出設(shè)計對策預(yù)案。

  3.2設(shè)計內(nèi)容

  動態(tài)反饋設(shè)計的內(nèi)容包括施工方法變更的建議、施工工序的變更、預(yù)留變形量的修正、設(shè)計參數(shù)的修改或確認(rèn)等4個方面。

  3.2.1施工方法變更的建議

  由于采用的施工方法與斷面形式不同,圍巖——支護(hù)體系的應(yīng)力狀態(tài)也不一樣,當(dāng)某種方法不能滿足該圍巖穩(wěn)定性要求時,應(yīng)及時變更施工方法及選擇對隧道穩(wěn)定有利的斷面形式或輔助施工措施。

  3.2.2施工工序的變更

  當(dāng)施工信息反映出不穩(wěn)定征兆時,應(yīng)檢查是否由于工序不當(dāng)所造成。改變施工工序,如暫停開挖、及時噴錨、二次噴混凝土緊跟或提前施作仰拱等,都可能促使圍巖支護(hù)體系趨向穩(wěn)定。

  3.2.3預(yù)留變形量的修正

  施工前預(yù)設(shè)計的預(yù)留變形量,是采用工程類比或理論計算確定的,因此,預(yù)留變形量不可能和實(shí)際變形完全一致。當(dāng)預(yù)留變形量與現(xiàn)場量測結(jié)果不符時,應(yīng)及時修正未開挖地段的預(yù)留變形量,以滿足設(shè)計凈空和二次襯砌的厚度要求,或減少開挖量及二次襯砌的回填量,以節(jié)省投資。

  3.2.4設(shè)計參數(shù)的修改或確認(rèn)

  同預(yù)留變形量一樣,施工前預(yù)設(shè)計的設(shè)計參數(shù),也是采用工程類比或理論計算確定的,也不可能和實(shí)際情況完全一致。在施工過程中,根據(jù)超前地質(zhì)預(yù)報和監(jiān)控量測信息,對未開挖地段或已開挖地段設(shè)計參數(shù)進(jìn)行修改或確認(rèn),使之滿足結(jié)構(gòu)受力要求并減少不必要的工程浪費(fèi)。

  4.結(jié)束語

  由于隧道工程地質(zhì)條件的復(fù)雜性、多樣性,通過一般的地質(zhì)勘察及室內(nèi)巖土力學(xué)試驗(yàn),很難在設(shè)計階段全面準(zhǔn)確地對隧道的圍巖情況做出判斷,因此在隧道施工過程中,通過對圍巖及支護(hù)系統(tǒng)進(jìn)行超前預(yù)報及監(jiān)控量測,及時把獲得的信息數(shù)據(jù)反饋于設(shè)計中是非常必要的一項措施。隧道動態(tài)設(shè)計作為隧道工程新奧法設(shè)計、施工的重要手段,保證了隧道施工的安全并取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益,收到了良好的效果。隨著隧道工程實(shí)踐和施工技術(shù)的發(fā)展,隧道動態(tài)設(shè)計將會得到更加廣泛的應(yīng)用。

  隧道動態(tài)設(shè)計工作是一項具體而又復(fù)雜的工作‘在實(shí)際過程中尚需不斷積累經(jīng)驗(yàn)和完善相關(guān)理論。