CN115639619B - 一种连拱隧道围岩应力释放率估算方法 - Google Patents

一种连拱隧道围岩应力释放率估算方法 Download PDF

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CN115639619B CN202211443328.1A CN202211443328A CN115639619B CN 115639619 B CN115639619 B CN 115639619B CN 202211443328 A CN202211443328 A CN 202211443328A CN 115639619 B CN115639619 B CN 115639619B
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Abstract

本发明公开了一种连拱隧道围岩应力释放率估算方法，包括：获取钻孔坐标系下连拱隧道围岩测试断面处的原始地应力分量；开挖先导洞获取先导洞监测断面处的岩体变形参数；在先导洞上布置应力释放率测量孔；在测量孔内粘贴三向应变花并封堵；浇筑中导墙并设置测量接头，获取各个三向应变花上三个方向的应变初始值；依次开挖先行洞和后行洞，并测量各个三向应变花的应变值；根据计算获得施工引起的各个三向应变花在钻孔坐标系下的正应变改变量和正应力改变量，进而获得施工引起的各个三向应变花在钻孔坐标系下的应力释放率，进而获得整个隧道施工过程中的应力释放率变化过程；测量过程简单，能显著减少工程中衬砌的开裂、塌方和渗水。

Description

一种连拱隧道围岩应力释放率估算方法
技术领域
本发明属于岩土力学技术领域，更具体地，涉及一种连拱隧道围岩应力释放率估算方法。
背景技术
我国云南地区地形、地质条件复杂，高等级公路建设中遇到大量的桥梁、隧道工程，由于公路隧道设计受到山岭重丘区的线形、隧址区工程地质情况和工程造价等因素的限制，线路中多采用了双连拱隧道设计方案，取得了较好的经济和社会效益。双连拱隧道的优点主要体现在以下方面：
(1)避免了洞口分幅路基，减少占地；
(2)隧道两端接线要求不高，接线工程量小且接线线形较为顺畅；
(3)在傍山或垭口地形有利于洞口位置的选择，并可减少隧道长度；
(4)避免洞口大桥分幅，特别是跨河大桥；
(5)可以减少洞口边坡开挖，有利于环境保护。
由于双连拱隧道跨度大，结构复杂，开挖和支护交错进行，围岩和支护结构受到多次施工影响和扰动，其力学行为十分复杂，加之双连拱隧道设计段经常存在浅埋、偏压和围岩复杂等不利条件，其力学行为更为复杂，使得双连拱隧道的设计与施工都更为困难，在工程建设中也发现和产生了较多问题，说明当前的设计与施工技术仍有待提高与完善，工程中，存在的问题与不足主要有：
(1)双连拱隧道结构复杂，施工工序多，施工过程和施工结束后隧道结构上的荷载难于确定，因此设计存在一定的盲目性，总体支护体系强度普遍偏高，但在局部位置又相对偏弱，支护效果差，工程中经常发生衬砌的开裂、塌方和渗水等问题；
（2）当前连拱隧道的开挖顺序与支护时机选择尚没有形成完善的理论，根据工程经验形成的认识有待通过理论分析与现场监测来验证。
要解决上述两个瓶颈问题，重点在于了解连拱隧道施工过程中围岩应力的演化规律，特别是受到隧道开挖扰动影响的应力释放作用规律是确定合理施工工序、完善支护结构设计的关键。而目前，确定应力释放率的方法大多基于概念推导或者工程经验，缺少能在施工现场实际测量的技术方法。
发明内容
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供一种连拱隧道围岩应力释放率估算方法，通过在施工现场实际测量能够有效地得到连拱隧道整个施工过程中围岩的应力变化情况，能够充分的了解连拱隧道施工过程中受到开挖扰动影响下的围岩应力释放率作用规律，合理确定连拱隧道的支护结构设计、支护时机优化等重要参数，确定连拱隧道施工的合理顺序，能显著减少工程中经常发生衬砌的开裂、塌方和渗水等问题。
为了实现上述目的，本发明提供一种连拱隧道围岩应力释放率估算方法，包括如下步骤：
S1:根据大地坐标系下连拱隧道围岩测试断面处的原始地应力分量获得钻孔坐标系下连拱隧道围岩测试断面处的原始地应力分量；
S2:开挖先导洞，获取先导洞监测断面处的岩体变形参数；
S3:在先导洞的指定监测断面的顶部和底部分别布置应力释放率测量孔；
S4:在两个测量孔内分别选取5处测试点分别粘贴三向应变花，并封堵；
S5:在封堵后的两个测量孔之间浇筑中导墙，在中导墙上设置与两个测量孔内各个三向应变花分别连接的测量接头，通过测量装置连接测量接头分别获取各个三向应变花上三个方向的应变初始值；
S6:依次开挖先行洞和后行洞，分别测量先行洞和后行洞分别施工完毕后各个三向应变花上三个方向的应变值；
S7:根据各个三向应变花上三个方向的应变初始值和先行洞、后行洞分别施工完毕后各个三向应变花上三个方向的应变值分别获得先行洞和后行洞开挖引起的各个三向应变花上三个方向应变改变量；根据各个三向应变花上三个方向应变改变量获得先行洞和后行洞开挖引起的各个三向应变花在钻孔坐标系下的正应变改变量；
S8:依据虎克定律分别获得先行洞和后行洞开挖引起的各个三向应变花在钻孔坐标系下的正应力改变量；
S9:根据所述正应力改变量以及钻孔坐标系下连拱隧道围岩测试断面处原始地应力分量获得先行洞开挖和后行洞开挖引起的各个三向应变花在钻孔坐标系下的应力释放率，进而获得整个隧道施工过程中的应力释放率变化过程。
进一步地，步骤S2中所述先导洞监测断面处的岩体变形参数包括弹性模量和泊松比；
步骤S4还包括在上下两个应力释放率测量孔内分别设置无缝钢管，将每个三向应变花的导线套入相应的无缝钢管的导线通道并引出相应的测量孔外。
进一步地，步骤S7中先行洞开挖引起的各个三向应变花处的三个方向应变改变量 包括：先行洞开挖引起的第
Figure 90786DEST_PATH_IMAGE001
个三向应变花的第一方向应变改变量
Figure 162254DEST_PATH_IMAGE002
、第二方向应变改变 量
Figure 473150DEST_PATH_IMAGE003
以及第三方向应变改变量
Figure 602780DEST_PATH_IMAGE004
，三者分别通过式（6）、式（7）以及式（8）表示：
Figure 823677DEST_PATH_IMAGE005
（6）
Figure 442877DEST_PATH_IMAGE006
（7）
Figure 365702DEST_PATH_IMAGE007
（8）
其中，
Figure 299023DEST_PATH_IMAGE001
为第1，2，3,4，5个三向应变花，
Figure 499060DEST_PATH_IMAGE008
；
Figure 898949DEST_PATH_IMAGE009
为第
Figure 450016DEST_PATH_IMAGE001
个三向应变花的第 一方向应变初值；
Figure 344285DEST_PATH_IMAGE010
为第
Figure 602091DEST_PATH_IMAGE001
个三向应变花的第二方向应变初值；
Figure 563094DEST_PATH_IMAGE011
为第
Figure 211244DEST_PATH_IMAGE012
个三向应变花的 第三方向应变初值；
Figure 283105DEST_PATH_IMAGE013
为先行洞施工完毕后测得的第
Figure 582368DEST_PATH_IMAGE001
个三向应变花的第一方向应变值；
Figure 448693DEST_PATH_IMAGE014
为先行洞施工完毕后测得的第
Figure 912035DEST_PATH_IMAGE001
个三向应变花的第二方向应变值；
Figure 397374DEST_PATH_IMAGE015
为先行洞施工完 毕后测得的第
Figure 692089DEST_PATH_IMAGE001
个三向应变花的第三方向应变值。
进一步地，步骤S7中先行洞开挖引起的各个三向应变花在钻孔坐标系的三个坐标 轴方向的正应变改变量包括：先行洞开挖引起的第
Figure 641501DEST_PATH_IMAGE001
个三向应变花在钻孔坐标系
Figure 326561DEST_PATH_IMAGE016
方向正 应变改变量
Figure 740224DEST_PATH_IMAGE017
、
Figure 764812DEST_PATH_IMAGE018
方向正应变改变量
Figure 238519DEST_PATH_IMAGE019
以及
Figure 410874DEST_PATH_IMAGE020
方向正应变改变量
Figure 487283DEST_PATH_IMAGE021
，三者分别通过式 （9）、式（10）以及式（11）表示：
Figure 491012DEST_PATH_IMAGE022
（9）
Figure 276565DEST_PATH_IMAGE023
（10）
Figure 732954DEST_PATH_IMAGE024
（11）
其中，
Figure 691683DEST_PATH_IMAGE025
、
Figure 910437DEST_PATH_IMAGE026
和
Figure 725946DEST_PATH_IMAGE027
分别为第
Figure 810577DEST_PATH_IMAGE001
个三向应变花的第
Figure 369734DEST_PATH_IMAGE028
个应变片与钻孔坐标系的三个 坐标轴
Figure 207109DEST_PATH_IMAGE016
轴、
Figure 131203DEST_PATH_IMAGE029
轴和
Figure 562184DEST_PATH_IMAGE030
轴之间的方向余弦，其中，
Figure 534819DEST_PATH_IMAGE008
;
Figure 367646DEST_PATH_IMAGE031
。
进一步地，步骤S8中先行洞开挖引起的各个三向应变花在钻孔坐标系下的正应力 改变量包括：先行洞开挖引起的第
Figure 882547DEST_PATH_IMAGE001
个三向应变花在钻孔坐标系
Figure 800825DEST_PATH_IMAGE016
方向正应力改变量
Figure 842730DEST_PATH_IMAGE032
、
Figure 264484DEST_PATH_IMAGE018
方向正应力改变量
Figure 717331DEST_PATH_IMAGE033
以及
Figure 60588DEST_PATH_IMAGE020
方向正应力改变量
Figure 765239DEST_PATH_IMAGE034
；
三者分别通过式（18）、式（19）以及式（20）表示：
Figure 182445DEST_PATH_IMAGE035
（18）
Figure 947138DEST_PATH_IMAGE036
（19）
Figure 200527DEST_PATH_IMAGE037
（20）；
其中，
Figure 443290DEST_PATH_IMAGE038
为弹性模量，
Figure 715002DEST_PATH_IMAGE039
为泊松比。
进一步地，步骤S9中先行洞开挖引起的各个三向应变花在钻孔坐标系下的应力释 放率包括：先行洞开挖引起的第
Figure 385018DEST_PATH_IMAGE040
个三向应变花在钻孔坐标系
Figure 702867DEST_PATH_IMAGE016
方向的应力释放率
Figure 608375DEST_PATH_IMAGE041
、
Figure 390386DEST_PATH_IMAGE018
方向的应力释放率
Figure 106670DEST_PATH_IMAGE042
以及
Figure 708552DEST_PATH_IMAGE020
方向的应力释放率
Figure 496380DEST_PATH_IMAGE043
；三者分别通过式（24）、式（25）以及式 （26）表示：
Figure 490487DEST_PATH_IMAGE044
（24）
Figure 502305DEST_PATH_IMAGE045
（25）
Figure 466850DEST_PATH_IMAGE046
（26）
其中，
Figure 855106DEST_PATH_IMAGE047
、
Figure 205185DEST_PATH_IMAGE048
、
Figure 591167DEST_PATH_IMAGE049
分别为连拱隧道围岩测试断面处原始地应力在钻孔坐标系下
Figure 167642DEST_PATH_IMAGE016
轴方向、
Figure 234955DEST_PATH_IMAGE029
轴方向和
Figure 314907DEST_PATH_IMAGE030
轴方向的分量。
进一步地，步骤S7中后行洞开挖引起的各个三向应变花处的三个方向应变改变量 包括：后行洞开挖引起的第
Figure 560205DEST_PATH_IMAGE001
个三向应变花的第一方向应变改变量
Figure 561659DEST_PATH_IMAGE050
、第二方向应变改变 量
Figure 291718DEST_PATH_IMAGE051
以及第三方向应变改变量
Figure 367121DEST_PATH_IMAGE052
，三者分别通过式（12）、式（13）以及式（14）表示：
Figure 157223DEST_PATH_IMAGE053
（12）
Figure 567344DEST_PATH_IMAGE054
（13）
Figure 38777DEST_PATH_IMAGE055
（14）
其中，
Figure 93321DEST_PATH_IMAGE056
为先行洞施工完毕后测得的第
Figure 929690DEST_PATH_IMAGE001
个三向应变花的第一方向应变值；
Figure 702474DEST_PATH_IMAGE057
为 先行洞施工完毕后测得的第
Figure 397504DEST_PATH_IMAGE001
个三向应变花的第二方向应变值；
Figure 572133DEST_PATH_IMAGE058
为先行洞施工完毕后测 得的第
Figure 641720DEST_PATH_IMAGE001
个三向应变花的第三方向应变值。
进一步地，步骤S7中后行洞开挖引起的各个三向应变花在钻孔坐标系下的正应变 改变量包括：后行洞开挖引起的第
Figure 777167DEST_PATH_IMAGE001
个三向应变花在钻孔坐标系
Figure 652719DEST_PATH_IMAGE016
方向正应变改变量
Figure 806488DEST_PATH_IMAGE059
、
Figure 843715DEST_PATH_IMAGE018
方向正应变改变量
Figure 794353DEST_PATH_IMAGE060
以及
Figure 83383DEST_PATH_IMAGE020
方向正应变改变量
Figure 967025DEST_PATH_IMAGE061
，三者分别通过式（15）、式（16）以及 式（17）表示：
Figure 332410DEST_PATH_IMAGE062
（15）
Figure 504765DEST_PATH_IMAGE063
（16）
Figure 456541DEST_PATH_IMAGE064
（17）。
进一步地，步骤S8中后行洞开挖引起的各个三向应变花在钻孔坐标系下的正应力 改变量包括：后行洞开挖引起的第
Figure 335635DEST_PATH_IMAGE001
个三向应变花在钻孔坐标系
Figure 980243DEST_PATH_IMAGE016
方向正应力改变量
Figure 561266DEST_PATH_IMAGE065
、
Figure 316732DEST_PATH_IMAGE018
方向正应力改变量
Figure 378229DEST_PATH_IMAGE066
以及
Figure 69105DEST_PATH_IMAGE020
方向正应力改变量
Figure 278369DEST_PATH_IMAGE067
，三者分别通过式（21）、式（22）以及 式（23）表示：
Figure 775210DEST_PATH_IMAGE068
（21）
Figure 111120DEST_PATH_IMAGE069
（22）
Figure 97530DEST_PATH_IMAGE070
（23）。
进一步地，步骤S9中后行洞开挖引起的各个三向应变花在钻孔坐标系下的应力 释放率包括：后行洞开挖引起的第
Figure 669457DEST_PATH_IMAGE040
个三向应变花在钻孔坐标系
Figure 766726DEST_PATH_IMAGE016
方向的应力释放率
Figure 537236DEST_PATH_IMAGE071
、
Figure 819182DEST_PATH_IMAGE018
方向的应力释放率
Figure 3038DEST_PATH_IMAGE072
以及
Figure 513785DEST_PATH_IMAGE020
方向的应力释放率
Figure 201118DEST_PATH_IMAGE073
；三者分别通过式（27）、式（28）以及 式（29）表示：
Figure 732594DEST_PATH_IMAGE074
（27）
Figure 498687DEST_PATH_IMAGE075
（28）
Figure 468917DEST_PATH_IMAGE076
（29）。
总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：
（1）本发明的一种连拱隧道围岩应力释放率估算方法，通过开挖先导洞，获取先导洞监测断面处的岩体变形参数；在先导洞的指定监测断面的顶部和底部分别布置应力释放率测量孔；在两个测量孔内分别选取5处测试点分别粘贴三向应变花，并封堵；在封堵后的两个测量孔之间浇筑中导墙，在中导墙上设置与两个测量孔内各个三向应变花分别连接的测量接头，通过测量装置连接测量接头分别获取各个三向应变花上三个方向的应变初始值；依次开挖先行洞和后行洞，分别测量先行洞和后行洞分别施工完毕后各个三向应变花上三个方向的应变值，根据各个三向应变花上三个方向的应变初始值和先行洞、后行洞分别施工完毕后各个三向应变花上三个方向的应变值分别获得先行洞和后行洞开挖引起的各个三向应变花上三个方向应变改变量；根据各个三向应变花上三个方向应变改变量获得各个三向应变花在钻孔坐标系的三个坐标轴方向的正应变改变量；依据虎克定律分别获得先行洞和后行洞开挖引起的各个三向应变花在钻孔坐标系下的正应力改变量；根据所述正应力改变量以及钻孔坐标系下连拱隧道围岩测试断面处原始地应力分量获得先行洞开挖和后行洞开挖引起的各个三向应变花在钻孔坐标系下的应力释放率，进而获得整个隧道施工过程中的应力释放率变化过程；通过在施工现场实际测量能够有效地得到连拱隧道整个施工过程中围岩的应力变化情况，能够充分的了解连拱隧道施工过程中受到开挖扰动影响下的围岩应力释放率作用规律，合理确定连拱隧道的支护结构设计、支护时机优化等重要参数，确定连拱隧道施工的合理顺序，能显著减少工程中经常发生衬砌的开裂、塌方和渗水等问题。
（2）本发明提出的一种用于连拱隧道的围岩应力释放率估算方法，仅在先导洞施工完成后进行应变测量设备的埋设，不会干扰隧道主断面的施工，整个测量过程准确有效，工序简单。
（3）本发明提出的一种用于连拱隧道的围岩应力释放率估算方法，除了能监测施工过程中的围岩应力变化，还能为隧道运营期间的围岩稳定性提供重要的长期监测手段。
附图说明
图1为本发明实施例一种连拱隧道围岩应力释放率估算方法的连拱隧道开挖先导洞的施工结构示意图；
图2为本发明实施例一种连拱隧道围岩应力释放率估算方法的先导洞的上部应力释放测量孔和下部应力释放测量孔的布置结构示意图；
图3为本发明实施例一种连拱隧道围岩应力释放率估算方法的先导洞的上部应力释放测量孔上三向应变花、无缝钢管的布置结构示意图；
图4为本发明实施例一种连拱隧道围岩应力释放率估算方法的中导墙、测量接头的布置结构示意图；
图5为本发明实施例一种连拱隧道围岩应力释放率估算方法的先行洞的施工结构示意图；
图6为本发明实施例一种连拱隧道围岩应力释放率估算方法的后行洞的施工结构示意图；
图7为本发明实施例一种连拱隧道围岩应力释放率估算方法的流程示意图。
在所有附图中，同样的附图标记表示相同的技术特征，具体为：1-先导洞、11-上部应力释放测量孔、111-第一三向应变花、112-第二三向应变花、113-第三三向应变花、114-第四三向应变花、115-第五三向应变花、116-无缝钢管、117-导线、118-第一导线通道、12-下部应力释放率测量孔、13-中导墙、14-测量接头、15-第二导线通道、2-先行洞、3-后行洞。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
为了深入了解连拱隧道施工过程中围岩应力的演化规律，特别是受到隧道开挖扰 动影响的应力释放作用规律，我们首先定义需要用到的坐标系；将连拱隧道围岩测试断面 处的大地坐标系
Figure 886123DEST_PATH_IMAGE077
定义如下，
Figure 588500DEST_PATH_IMAGE078
轴为向北，
Figure 215790DEST_PATH_IMAGE079
轴为向东，
Figure 317607DEST_PATH_IMAGE080
轴为垂直向下；将连拱隧道围 岩测试断面处的钻孔坐标系
Figure 245112DEST_PATH_IMAGE081
定义如下，
Figure 321652DEST_PATH_IMAGE030
轴与钻孔轴线方向一致，
Figure 59408DEST_PATH_IMAGE016
轴位于钻孔横截 面上，
Figure 840282DEST_PATH_IMAGE029
轴的方向通过右手螺旋法则确定；假设钻孔方位角为
Figure 559976DEST_PATH_IMAGE082
，倾角为
Figure 276260DEST_PATH_IMAGE083
，
Figure 878142DEST_PATH_IMAGE084
、
Figure 852920DEST_PATH_IMAGE085
、
Figure 223859DEST_PATH_IMAGE086
（
Figure 438939DEST_PATH_IMAGE087
）分别为钻孔坐标系
Figure 137905DEST_PATH_IMAGE016
轴、
Figure 791740DEST_PATH_IMAGE029
轴和
Figure 643284DEST_PATH_IMAGE030
轴在大地坐标系
Figure 29266DEST_PATH_IMAGE077
中的方向余弦，则连拱隧道围岩测 试断面处在大地坐标系和钻孔坐标系的转换矩阵
Figure 605741DEST_PATH_IMAGE088
可以表示为：
Figure 673054DEST_PATH_IMAGE089
（1）
其中：
Figure 753005DEST_PATH_IMAGE090
；
Figure 496839DEST_PATH_IMAGE091
；
Figure 498293DEST_PATH_IMAGE092
；
Figure 962773DEST_PATH_IMAGE093
；
Figure 303755DEST_PATH_IMAGE094
；
Figure 605774DEST_PATH_IMAGE095
；
Figure 625683DEST_PATH_IMAGE096
；
Figure 34798DEST_PATH_IMAGE097
；
Figure 548998DEST_PATH_IMAGE098
。
如图1-图7所示，本发明提供一种连拱隧道围岩应力释放率估算方法，包括如下步骤：
S1:根据大地坐标系下连拱隧道围岩测试断面处的原始地应力分量获得钻孔坐标系下连拱隧道围岩测试断面处的原始地应力分量；具体地，通过历史数据调研、现场实测、数值模拟等方式获取大地坐标系下连拱隧道围岩测试断面处的原始地应力分量;根据大地坐标系下连拱隧道围岩测试断面处的原始地应力分量获得钻孔坐标系下连拱隧道围岩测试断面处的原始地应力分量；通过式（2）表示：
Figure 385367DEST_PATH_IMAGE099
（2）
其中，
Figure 158151DEST_PATH_IMAGE100
、
Figure 354646DEST_PATH_IMAGE101
、
Figure 263696DEST_PATH_IMAGE102
分别为大地坐标系下连拱隧道围岩测试断面处原始地应力在
Figure 270966DEST_PATH_IMAGE078
轴方向、
Figure 468729DEST_PATH_IMAGE079
轴方向、
Figure 344281DEST_PATH_IMAGE080
轴方向的分量；
Figure 999516DEST_PATH_IMAGE047
、
Figure 36742DEST_PATH_IMAGE048
、
Figure 659484DEST_PATH_IMAGE049
分别为连拱隧道围岩测试断面处原始地 应力在钻孔坐标系下
Figure 73148DEST_PATH_IMAGE016
轴方向、
Figure 720905DEST_PATH_IMAGE029
轴方向和
Figure 929032DEST_PATH_IMAGE030
轴方向的分量；
Figure 101388DEST_PATH_IMAGE088
为连拱隧道围岩测试断面处 在大地坐标系和钻孔坐标系的转换矩阵；
Figure 194109DEST_PATH_IMAGE103
表示转换矩阵
Figure 932258DEST_PATH_IMAGE088
的转置；
S2:开挖先导洞，获取先导洞监测断面处的岩体变形参数；具体地，通过开挖先导 洞，获取先导洞监测断面处的岩体变形参数，超前探明隧道正洞地质情况;其中，岩体变形 参数包括弹性模量
Figure 701499DEST_PATH_IMAGE104
，泊松比
Figure 423468DEST_PATH_IMAGE105
；超前探明隧道正洞地质情况以为正洞安全施工创造条件； 如图1所示，位于中间的洞为先导洞1，位于先导洞1两侧的分别为先行洞2和后行洞3；
S3:在先导洞的指定监测断面的顶部和底部分别布置应力释放率测量孔；具体地，在先导洞的指定监测断面处布置上部应力释放率测量孔和下部应力释放率测量孔，并分别对上下两个应力释放率测量孔进行打磨和清孔处理；其中，如图2所示，所述上部应力释放测量孔11和下部应力释放率测量孔12分别设于所述先导洞1的顶部和底部；
S4:在两个测量孔内分别选取5处测试点分别粘贴三向应变花，并封堵；具体地，在上下两个应力释放率测量孔内分别选取5处测试点分别粘贴三向应变花，在上下两个应力释放率测量孔内分别设置带有导线通道的无缝钢管，将每个三向应变花的导线套入相应的无缝钢管的导线通道并引出相应的测量孔外，并用水泥砂浆将两个应力释放率测量孔进行封堵；其中，如图3所示，上部应力释放率测量孔或下部应力释放率测量孔的5处测试点分别为孔底设置1个、孔壁两侧分别由上而下间隔设置；5处测试点的三向应变花从钻孔的一侧壁到另一侧壁依次为第一三向应变花111、第二三向应变花112、第三三向应变花113、第四三向应变花114以及第五三向应变花115；无缝钢管116内设有供每个三向应变花的导线117通过的第一导线通道118；
S5:在封堵后的两个测量孔之间浇筑中导墙，在中导墙上设置与两个测量孔内各 个三向应变花分别连接的测量接头，通过测量装置连接测量接头分别获取各个三向应变花 上三个方向的应变初始值；具体地，在封堵后的上下两个应力释放率测量孔之间浇筑中导 墙，在中导墙上设置与上下两个应力释放率测量孔的导线分别相连的测量接头，通过测量 装置连接两个测量接头分别获取上下两个应力释放率测量孔各个三向应变花上三个方向 的应变初始值；其中，上下两个应力释放率测量孔各个三向应变花上三个方向的应变初始 值包括：第
Figure 54300DEST_PATH_IMAGE001
个三向应变花的第一方向应变初值
Figure 115797DEST_PATH_IMAGE009
、第二方向应变初值
Figure 931306DEST_PATH_IMAGE010
以及第三方向应 变初值为
Figure 232581DEST_PATH_IMAGE011
；
如图4所示，所述中导墙13设于所述上部应力释放测量孔11和下部应力释放率测量孔12之间；与上下两个应力释放率测量孔分别对应的两个测量接头14对称设于所述中导墙13的竖向中心轴线的两侧；所述中导墙13内设有和两个无缝钢管116上第一导线通道118相连通的第二导线通道15；每个三向应变花的导线117依次通过第一导线通道118和第二导线通道15与相应的测量接头14连接；两个所述测量接头14分别与测量装置连接；
通过所述各个三向应变花上三个方向的应变初始值获得上下两个应力释放率测量孔内各个三向应变花在钻孔坐标系的三个坐标轴方向的正应变；通过式（3）～式（5）表示：
其中，上下两个应力释放率测量孔内第
Figure 791739DEST_PATH_IMAGE001
个三向应变花在钻孔坐标系
Figure 645425DEST_PATH_IMAGE016
方向正应 变
Figure 631836DEST_PATH_IMAGE106
通过式（3）表示：
Figure 187451DEST_PATH_IMAGE107
（3）
上下两个应力释放率测量孔内第
Figure 284720DEST_PATH_IMAGE001
个三向应变花在钻孔坐标系
Figure 55230DEST_PATH_IMAGE029
方向正应变
Figure 87908DEST_PATH_IMAGE108
通过式（4）表示：
Figure 740606DEST_PATH_IMAGE109
（4）
上下两个应力释放率测量孔内第
Figure 533244DEST_PATH_IMAGE001
个三向应变花在钻孔坐标系
Figure 220577DEST_PATH_IMAGE030
方向正应变
Figure 752053DEST_PATH_IMAGE110
通过式（5）表示：
Figure 767413DEST_PATH_IMAGE111
（5）
其中，
Figure 206485DEST_PATH_IMAGE001
为第1，2，3,4，5个三向应变花，
Figure 138538DEST_PATH_IMAGE008
；
Figure 637652DEST_PATH_IMAGE009
为第
Figure 468205DEST_PATH_IMAGE001
个三向应变花的第 一方向应变初值；
Figure 586334DEST_PATH_IMAGE010
为第
Figure 513838DEST_PATH_IMAGE001
个三向应变花的第二方向应变初值；
Figure 807023DEST_PATH_IMAGE011
为第
Figure 656030DEST_PATH_IMAGE012
个三向应变花的 第三方向应变初值；
Figure 905746DEST_PATH_IMAGE025
、
Figure 297544DEST_PATH_IMAGE026
和
Figure 138461DEST_PATH_IMAGE027
分别为第
Figure 864978DEST_PATH_IMAGE001
个三向应变花的第
Figure 449543DEST_PATH_IMAGE028
个应变片与钻孔坐标系的 三个坐标轴
Figure 695847DEST_PATH_IMAGE016
轴、
Figure 910928DEST_PATH_IMAGE029
轴和
Figure 107DEST_PATH_IMAGE030
轴之间的方向余弦，其中，
Figure 14462DEST_PATH_IMAGE008
；
Figure 505486DEST_PATH_IMAGE031
；
S6:依次开挖先行洞和后行洞，通过所述测量装置分别测量先行洞施工完毕后和后行洞施工完毕后上下两个应力释放率测量孔内各个三向应变花上三个方向的应变值（如图5和图6所示）；
其中，先行洞施工完毕后上下两个应力释放率测量孔内各个三向应变花上三个方 向的应变值包括：先行洞施工完毕后测得的第
Figure 891468DEST_PATH_IMAGE001
个三向应变花的第一方向应变值
Figure 77730DEST_PATH_IMAGE013
；先行 洞施工完毕后测得的第
Figure 4097DEST_PATH_IMAGE001
个三向应变花的第二方向应变值
Figure 739841DEST_PATH_IMAGE014
；以及先行洞施工完毕后测得 的第
Figure 296724DEST_PATH_IMAGE001
个三向应变花的第三方向应变值
Figure 94916DEST_PATH_IMAGE015
；
后行洞施工完毕后上下两个应力释放率测量孔内各个三向应变花上三个方向的 应变值包括：后行洞施工完毕后测得的第
Figure 700341DEST_PATH_IMAGE001
个三向应变花的第一方向应变值
Figure 165957DEST_PATH_IMAGE112
；后行洞施 工完毕后测得的第
Figure 313648DEST_PATH_IMAGE001
个三向应变花的第二方向应变值
Figure 599136DEST_PATH_IMAGE113
；后行洞施工完毕后测得的第
Figure 8252DEST_PATH_IMAGE001
个 三向应变花的第三方向应变值
Figure 62796DEST_PATH_IMAGE114
；
S7:根据各个三向应变花上三个方向的应变初始值和先行洞、后行洞分别施工完毕后各个三向应变花上三个方向的应变值分别获得先行洞和后行洞开挖引起的各个三向应变花上三个方向应变改变量；根据各个三向应变花上三个方向应变改变量获得各个三向应变花在钻孔坐标系的三个坐标轴方向的正应变改变量；具体地，根据上下两个应力释放率测量孔内各个三向应变花上三个方向的应变初始值、先行洞施工完毕后上下两个应力释放率测量孔内各个三向应变花上三个方向的应变值以及后行洞施工完毕后上下两个应力释放率测量孔内各个三向应变花上三个方向的应变值分别获得先行洞开挖引起的和后行洞开挖引起的上下两个应力释放率测量孔内各个三向应变花处的三个方向应变改变量；根据先行洞开挖和后行洞开挖引起的上下两个应力释放率测量孔内各个三向应变花处的三个方向应变改变量获得先行洞开挖和后行洞开挖引起的上下两个应力释放率测量孔内各个三向应变花在钻孔坐标系的三个坐标轴方向的正应变改变量；
更具体地，根据先行洞施工完毕后上下两个应力释放率测量孔内各个三向应变花 上三个方向的应变值和上下两个应力释放率测量孔内各个三向应变花上三个方向的应变 初始值获得先行洞开挖引起的上下两个应力释放率测量孔内各个三向应变花处的三个方 向应变改变量；其中，先行洞开挖引起的上下两个应力释放率测量孔内各个三向应变花处 的三个方向应变改变量包括：先行洞开挖引起的上下两个应力释放率测量孔内第
Figure 961481DEST_PATH_IMAGE001
个三向 应变花的第一方向应变改变量
Figure 858899DEST_PATH_IMAGE002
、第二方向应变改变量
Figure 930760DEST_PATH_IMAGE003
以及第三方向应变改变量
Figure 980756DEST_PATH_IMAGE004
，三者分别通过式（6）、式（7）以及式（8）表示：
Figure 112660DEST_PATH_IMAGE005
（6）
Figure 733259DEST_PATH_IMAGE006
（7）
Figure 608812DEST_PATH_IMAGE007
（8）
其中，
Figure 247734DEST_PATH_IMAGE001
为第1，2，3,4，5个三向应变花，
Figure 753802DEST_PATH_IMAGE008
；
Figure 235599DEST_PATH_IMAGE013
为先行洞施工完毕后测得 的第
Figure 39476DEST_PATH_IMAGE001
个三向应变花的第一方向应变值；
Figure 923118DEST_PATH_IMAGE014
为先行洞施工完毕后测得的第
Figure 600087DEST_PATH_IMAGE001
个三向应变花 的第二方向应变值；
Figure 444547DEST_PATH_IMAGE015
为先行洞施工完毕后测得的第
Figure 661901DEST_PATH_IMAGE001
个三向应变花的第三方向应变值；
其中，先行洞开挖引起的上下两个应力释放率测量孔内各个三向应变花在钻孔坐 标系的三个坐标轴方向的正应变改变量包括：先行洞开挖引起的上下两个应力释放率测量 孔内第
Figure 288798DEST_PATH_IMAGE001
个三向应变花在钻孔坐标系
Figure 933406DEST_PATH_IMAGE016
方向正应变改变量
Figure 265162DEST_PATH_IMAGE017
、
Figure 20628DEST_PATH_IMAGE018
方向正应变改变量
Figure 82125DEST_PATH_IMAGE019
以及
Figure 756689DEST_PATH_IMAGE020
方向正应变改变量
Figure 965953DEST_PATH_IMAGE021
，三者分别通过式（9）、式（10）以及式（11）表示：
Figure 400477DEST_PATH_IMAGE022
（9）
Figure 113218DEST_PATH_IMAGE023
（10）
Figure 302891DEST_PATH_IMAGE024
（11）；
根据后行洞施工完毕后上下两个应力释放率测量孔内各个三向应变花上三个方 向的应变值和先行洞施工完毕后上下两个应力释放率测量孔内各个三向应变花上三个方 向的应变值获得后行洞开挖引起的上下两个应力释放率测量孔内各个三向应变花处的三 个方向应变改变量；其中，后行洞开挖引起的上下两个应力释放率测量孔内各个三向应变 花处的三个方向应变改变量包括：后行洞开挖引起的上下两个应力释放率测量孔内第
Figure 94391DEST_PATH_IMAGE001
个 三向应变花的第一方向应变改变量
Figure 457240DEST_PATH_IMAGE050
、第二方向应变改变量
Figure 165433DEST_PATH_IMAGE051
以及第三方向应变改变 量
Figure 526007DEST_PATH_IMAGE052
，三者分别通过式（12）、式（13）以及式（14）表示：
Figure 178705DEST_PATH_IMAGE053
（12）
Figure 204299DEST_PATH_IMAGE054
（13）
Figure 891632DEST_PATH_IMAGE055
（14）
其中，
Figure 360791DEST_PATH_IMAGE001
为第1，2，3,4，5个三向应变花，
Figure 500785DEST_PATH_IMAGE008
；
Figure 143119DEST_PATH_IMAGE056
为先行洞施工完毕后测得 的第
Figure 308128DEST_PATH_IMAGE001
个三向应变花的第一方向应变值；
Figure 807242DEST_PATH_IMAGE057
为先行洞施工完毕后测得的第
Figure 309899DEST_PATH_IMAGE001
个三向应变花 的第二方向应变值；
Figure 818240DEST_PATH_IMAGE058
为先行洞施工完毕后测得的第
Figure 339220DEST_PATH_IMAGE001
个三向应变花的第三方向应变值；
其中，后行洞开挖引起的上下两个应力释放率测量孔内各个三向应变花在钻孔坐 标系的三个坐标轴方向的正应变改变量包括：后行洞开挖引起的上下两个应力释放率测量 孔内第
Figure 9236DEST_PATH_IMAGE001
个三向应变花在钻孔坐标系
Figure 999189DEST_PATH_IMAGE016
方向正应变改变量
Figure 248905DEST_PATH_IMAGE059
、
Figure 499757DEST_PATH_IMAGE018
方向正应变改变量
Figure 966773DEST_PATH_IMAGE060
以 及
Figure 834235DEST_PATH_IMAGE020
方向正应变改变量
Figure 294166DEST_PATH_IMAGE061
，三者分别通过式（15）、式（16）以及式（17）表示：
Figure 868367DEST_PATH_IMAGE062
（15）
Figure 880185DEST_PATH_IMAGE063
（16）
Figure 359577DEST_PATH_IMAGE064
（17）；
S8:依据虎克定律分别获得先行洞开挖和后行洞开挖引起的上下两个应力释放率测量孔内各个三向应变花在钻孔坐标系的三个坐标轴方向的正应力改变量；
其中，先行洞开挖引起的上下两个应力释放率测量孔内各个三向应变花在钻孔坐 标系的三个坐标轴方向的正应力改变量包括：先行洞开挖引起的上下两个应力释放率测量 孔内第
Figure 482254DEST_PATH_IMAGE001
个三向应变花在钻孔坐标系
Figure 583065DEST_PATH_IMAGE016
方向正应力改变量
Figure 234626DEST_PATH_IMAGE032
、
Figure 545522DEST_PATH_IMAGE018
方向正应力改变量
Figure 95059DEST_PATH_IMAGE033
以 及
Figure 706169DEST_PATH_IMAGE020
方向正应力改变量
Figure 935156DEST_PATH_IMAGE034
，三者分别通过式（18）、式（19）以及式（20）表示：
Figure 936610DEST_PATH_IMAGE035
（18）
Figure 666668DEST_PATH_IMAGE036
（19）
Figure 991339DEST_PATH_IMAGE037
（20）；
其中，
Figure 781441DEST_PATH_IMAGE038
为弹性模量，
Figure 942295DEST_PATH_IMAGE039
为泊松比；
后行洞开挖引起的上下两个应力释放率测量孔内各个三向应变花在钻孔坐标系 的三个坐标轴方向的正应力改变量包括：后行洞开挖引起的上下两个应力释放率测量孔内 第
Figure 210465DEST_PATH_IMAGE001
个三向应变花在钻孔坐标系
Figure 891107DEST_PATH_IMAGE016
方向正应力改变量
Figure 55373DEST_PATH_IMAGE065
、
Figure 828157DEST_PATH_IMAGE018
方向正应力改变量
Figure 775384DEST_PATH_IMAGE066
以及
Figure 950013DEST_PATH_IMAGE020
方向正应力改变量
Figure 940972DEST_PATH_IMAGE067
，三者分别通过式（21）、式（22）以及式（23）表示：
Figure 201052DEST_PATH_IMAGE068
（21）
Figure 14287DEST_PATH_IMAGE069
（22）
Figure 918789DEST_PATH_IMAGE070
（23）；
S9:根据所述正应力改变量以及钻孔坐标系下连拱隧道围岩测试断面处原始地应力分量获得先行洞开挖和后行洞开挖引起的各个三向应变花在钻孔坐标系下的应力释放率，进而获得整个隧道施工过程中的应力释放率变化过程；具体地，根据先行洞开挖和后行洞开挖引起的上下两个应力释放率测量孔内各个三向应变花在钻孔坐标系的三个坐标轴方向的正应力改变量以及连拱隧道围岩测试断面处原始地应力在钻孔坐标系的三个坐标轴方向的分量获得先行洞开挖或后行洞开挖引起的各个三向应变花在钻孔坐标系的三个坐标轴方向的应力释放率，进而得到了整个隧道施工过程中的应力释放率变化过程；
其中，先行洞开挖引起的上下两个应力释放率测量孔内各个三向应变花在钻孔坐 标系的三个坐标轴方向的应力释放率包括：先行洞开挖引起的上下两个应力释放率测量孔 内第
Figure 487174DEST_PATH_IMAGE040
个三向应变花在钻孔坐标系
Figure 428077DEST_PATH_IMAGE016
方向的应力释放率
Figure 841741DEST_PATH_IMAGE041
、
Figure 131908DEST_PATH_IMAGE018
方向的应力释放率
Figure 730249DEST_PATH_IMAGE042
以及
Figure 902604DEST_PATH_IMAGE020
方向的应力释放率
Figure 854379DEST_PATH_IMAGE043
；三者分别通过式（24）、式（25）以及式（26）表示：
Figure 733474DEST_PATH_IMAGE044
（24）
Figure 643661DEST_PATH_IMAGE045
（25）
Figure 726149DEST_PATH_IMAGE046
（26）
后行洞开挖引起的上下两个应力释放率测量孔内各个三向应变花在钻孔坐标系 的三个坐标轴方向的应力释放率包括：后行洞开挖引起的上下两个应力释放率测量孔内第
Figure 684877DEST_PATH_IMAGE040
个三向应变花在钻孔坐标系
Figure 277533DEST_PATH_IMAGE016
方向的应力释放率
Figure 233987DEST_PATH_IMAGE071
、
Figure 177673DEST_PATH_IMAGE018
方向的应力释放率
Figure 940092DEST_PATH_IMAGE072
以及
Figure 777467DEST_PATH_IMAGE020
方 向的应力释放率
Figure 498299DEST_PATH_IMAGE073
；三者分别通过式（27）、式（28）以及式（29）表示：
Figure 70225DEST_PATH_IMAGE074
（27）
Figure 167494DEST_PATH_IMAGE075
（28）
Figure 203583DEST_PATH_IMAGE076
（29）
其中，
Figure 718485DEST_PATH_IMAGE047
、
Figure 636762DEST_PATH_IMAGE048
、
Figure 678668DEST_PATH_IMAGE049
分别为连拱隧道围岩测试断面处原始地应力在钻孔坐标系下
Figure 100422DEST_PATH_IMAGE115
轴方向、
Figure 631897DEST_PATH_IMAGE116
轴方向和
Figure 896525DEST_PATH_IMAGE117
轴方向的分量；
本发明提供的一种连拱隧道围岩应力释放率估算方法，通过在施工现场实际测量能够有效地得到连拱隧道整个施工过程中围岩的应力变化情况，能够充分的了解连拱隧道施工过程中受到开挖扰动影响下的围岩应力释放率作用规律，合理确定连拱隧道的支护结构设计、支护时机优化等重要参数，确定连拱隧道施工的合理顺序，能显著减少工程中经常发生衬砌的开裂、塌方和渗水等问题；其仅在先导洞施工完成后进行应变测量设备的埋设，不会干扰隧道主断面的施工，整个测量过程准确有效，工序简单；本发明除了能监测施工过程中的围岩应力变化，还能为隧道运营期间的围岩稳定性提供重要的长期监测手段。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种连拱隧道围岩应力释放率估算方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1:根据大地坐标系下连拱隧道围岩测试断面处的原始地应力分量获得钻孔坐标系下连拱隧道围岩测试断面处的原始地应力分量；
S2:开挖先导洞，获取先导洞监测断面处的岩体变形参数；
S3:在先导洞的指定监测断面的顶部和底部分别布置应力释放率测量孔；
S4:在两个测量孔内分别选取5处测试点分别粘贴三向应变花，并封堵；
S5:在封堵后的两个测量孔之间浇筑中导墙，在中导墙上设置与两个测量孔内各个三向应变花分别连接的测量接头，通过测量装置连接测量接头分别获取各个三向应变花上三个方向的应变初始值；
S6:依次开挖先行洞和后行洞，分别测量先行洞和后行洞分别施工完毕后各个三向应变花上三个方向的应变值；
S7:根据各个三向应变花上三个方向的应变初始值和先行洞、后行洞分别施工完毕后各个三向应变花上三个方向的应变值分别获得先行洞和后行洞开挖引起的各个三向应变花上三个方向应变改变量；根据各个三向应变花上三个方向应变改变量获得先行洞和后行洞开挖引起的各个三向应变花在钻孔坐标系下的正应变改变量；
S8:依据虎克定律分别获得先行洞和后行洞开挖引起的各个三向应变花在钻孔坐标系下的正应力改变量；
S9:根据所述正应力改变量以及钻孔坐标系下连拱隧道围岩测试断面处原始地应力分量获得先行洞开挖和后行洞开挖引起的各个三向应变花在钻孔坐标系下的应力释放率，进而获得整个隧道施工过程中的应力释放率变化过程；
步骤S9中先行洞开挖引起的各个三向应变花在钻孔坐标系下的应力释放率包括：先行洞开挖引起的第
Figure QLYQS_1
个三向应变花在钻孔坐标系
Figure QLYQS_2
方向的应力释放率
Figure QLYQS_3
、
Figure QLYQS_4
方向的应力释放率
Figure QLYQS_5
以及
Figure QLYQS_6
方向的应力释放率
Figure QLYQS_7
；三者分别通过式（24）、式（25）以及式（26）表示：
Figure QLYQS_8
（24）
Figure QLYQS_9
（25）
Figure QLYQS_10
（26）
其中，
Figure QLYQS_12
、
Figure QLYQS_15
、
Figure QLYQS_18
分别为连拱隧道围岩测试断面处原始地应力在钻孔坐标系下
Figure QLYQS_13
轴方向、
Figure QLYQS_16
轴方向和
Figure QLYQS_17
轴方向的分量；
Figure QLYQS_19
为先行洞开挖引起的第
Figure QLYQS_11
个三向应变花在钻孔坐标系
Figure QLYQS_14
方向正应力改变量；
步骤S9中后行洞开挖引起的各个三向应变花在钻孔坐标系的三个坐标轴方向的应力释放率包括：后行洞开挖引起的第
Figure QLYQS_20
个三向应变花在钻孔坐标系
Figure QLYQS_21
方向的应力释放率
Figure QLYQS_22
、
Figure QLYQS_23
方向的应力释放率
Figure QLYQS_24
以及
Figure QLYQS_25
方向的应力释放率
Figure QLYQS_26
；三者分别通过式（27）、式（28）以及式（29）表示：
Figure QLYQS_27
（27）
Figure QLYQS_28
（28）
Figure QLYQS_29
（29）
其中，
Figure QLYQS_31
、
Figure QLYQS_35
分别为先行洞开挖引起的第
Figure QLYQS_38
个三向应变花在钻孔坐标系
Figure QLYQS_33
方向、
Figure QLYQS_36
方向的正应力改变量；
Figure QLYQS_39
、
Figure QLYQS_41
、
Figure QLYQS_30
分别为后行洞开挖引起的第
Figure QLYQS_34
个三向应变花在钻孔坐标系
Figure QLYQS_37
方向、
Figure QLYQS_40
方向、
Figure QLYQS_32
方向的正应力改变量。
2.根据权利要求1所述的一种连拱隧道围岩应力释放率估算方法，其特征在于：步骤S2中所述先导洞监测断面处的岩体变形参数包括弹性模量
Figure QLYQS_42
和泊松比
Figure QLYQS_43
；
步骤S4还包括在上下两个应力释放率测量孔内分别设置无缝钢管，将每个三向应变花的导线套入相应的无缝钢管的导线通道并引出相应的测量孔外。
3.根据权利要求2所述的一种连拱隧道围岩应力释放率估算方法，其特征在于：步骤S7中先行洞开挖引起的各个三向应变花处的三个方向应变改变量包括：先行洞开挖引起的第
Figure QLYQS_44
个三向应变花的第一方向应变改变量
Figure QLYQS_45
、第二方向应变改变量
Figure QLYQS_46
以及第三方向应变改变量
Figure QLYQS_47
，三者分别通过式（6）、式（7）以及式（8）表示：
Figure QLYQS_48
（6）
Figure QLYQS_49
（7）
Figure QLYQS_50
（8）
其中，
Figure QLYQS_51
为第1，2，3,4，5个三向应变花，
Figure QLYQS_52
；
Figure QLYQS_53
为第
Figure QLYQS_54
个 三向应变花的第一方向应变初值；
Figure QLYQS_56
为第
Figure QLYQS_58
个三向应变花的第二方向应变初值；
Figure QLYQS_61
为第
Figure QLYQS_57
个三向应变花的第三方向应变初值；
Figure QLYQS_60
为先行洞施工完毕后测得的第
Figure QLYQS_63
个三向应变花的第一方向应变值；
Figure QLYQS_64
为先行洞施工完毕后测得的第
Figure QLYQS_55
个三向应变花的第二方向应变值；
Figure QLYQS_59
为先行洞施工完毕后测得的第
Figure QLYQS_62
个三向应变花的第三方向应变值。
4.根据权利要求3所述的一种连拱隧道围岩应力释放率估算方法，其特征在于：步骤S7中先行洞开挖引起的各个三向应变花在钻孔坐标系下的正应变改变量包括：先行洞开挖引起的第
Figure QLYQS_67
个三向应变花在钻孔坐标系
Figure QLYQS_69
方向正应变改变量
Figure QLYQS_71
、
Figure QLYQS_65
方向正应变改变量
Figure QLYQS_68
以及
Figure QLYQS_70
方向正应变改变量
Figure QLYQS_72
，三者分别通过式（9）、式（10）以及式（11）表示：
Figure QLYQS_66
（9）
Figure QLYQS_73
（10）
Figure QLYQS_74
（11）
其中，
Figure QLYQS_75
分别为第
Figure QLYQS_76
个三向应变花的第
Figure QLYQS_77
个应变片与钻孔坐标系的三个坐标轴轴、轴和轴
Figure QLYQS_78
之间的方向余弦，其中，;
Figure QLYQS_79
。
5.根据权利要求4所述的一种连拱隧道围岩应力释放率估算方法，其特征在于：步骤S8中先行洞开挖引起的各个三向应变花在钻孔坐标系下的正应力改变量包括：先行洞开挖引起的第
Figure QLYQS_80
个三向应变花在钻孔坐标系
Figure QLYQS_81
方向正应力改变量
Figure QLYQS_82
、
Figure QLYQS_83
方向正应力改变量
Figure QLYQS_84
以及
Figure QLYQS_85
方向正应力改变量
Figure QLYQS_86
；
Figure QLYQS_87
（18）
Figure QLYQS_88
（19）
Figure QLYQS_89
（20）；
其中，
Figure QLYQS_90
为弹性模量，
Figure QLYQS_91
为泊松比。
6.根据权利要求5所述的一种连拱隧道围岩应力释放率估算方法，其特征在于：步骤S7中后行洞开挖引起的各个三向应变花处的三个方向应变改变量包括：后行洞开挖引起的第
Figure QLYQS_92
个三向应变花的第一方向应变改变量
Figure QLYQS_93
、第二方向应变改变量
Figure QLYQS_94
以及第三方向应变改变量
Figure QLYQS_95
，三者分别通过式（12）、式（13）以及式（14）表示：
Figure QLYQS_96
（12）
Figure QLYQS_97
（13）
Figure QLYQS_98
（14）
其中，
Figure QLYQS_99
为先行洞施工完毕后测得的第
Figure QLYQS_100
个三向应变花的第一方向应变值；
Figure QLYQS_101
为先行洞施工完毕后测得的第
Figure QLYQS_102
个三向应变花的第二方向应变值；
Figure QLYQS_103
为先行洞施工完毕后测得的第
Figure QLYQS_104
个三向应变花的第三方向应变值。
7.根据权利要求6所述的一种连拱隧道围岩应力释放率估算方法，其特征在于：步骤S7中后行洞开挖引起的各个三向应变花在钻孔坐标系下的正应变改变量包括：后行洞开挖引起的第
Figure QLYQS_105
个三向应变花在钻孔坐标系
Figure QLYQS_106
方向正应变改变量
Figure QLYQS_107
、
Figure QLYQS_108
方向正应变改变量
Figure QLYQS_109
以及
Figure QLYQS_110
方向正应变改变量
Figure QLYQS_111
，三者分别通过式（15）、式（16）以及式（17）表示：
Figure QLYQS_112
（15）
Figure QLYQS_113
（16）
Figure QLYQS_114
（17）。
8.根据权利要求7所述的一种连拱隧道围岩应力释放率估算方法，其特征在于：步骤S8中后行洞开挖引起的各个三向应变花在钻孔坐标系下的正应力改变量包括：后行洞开挖引起的第
Figure QLYQS_115
个三向应变花在钻孔坐标系
Figure QLYQS_116
方向正应力改变量
Figure QLYQS_117
、
Figure QLYQS_118
方向正应力改变量
Figure QLYQS_119
以及
Figure QLYQS_120
方向正应力改变量
Figure QLYQS_121
，三者分别通过式（21）、式（22）以及式（23）表示：
Figure QLYQS_122
（21）
Figure QLYQS_123
（22）
Figure QLYQS_124
（23）。
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