CN116933379A - 地下工程支护体系全周期设计方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于地下工程安全设计技术领域，提供了一种地下工程支护体系全周期设计方法，根据地下工程设计参数和地质条件，将地下工程简化为围岩‑主被动支护力学模型，计算围岩荷载；对围岩荷载进行分配，将围岩荷载分配为主动支护结构承担的荷载和被动支护承担的荷载；分别确定主动支护结构和被动支护结构在全周期内承载能力与时间的关系，分别计算相应支护结构在工程设计使用年限的耐久性系数；进行主‑被动支护结构初步设计；调整、优化地下工程支护体系设计方案。本发明能够解决现有支护未考虑现场工程地质环境对支护结构耐久性的影响、施工速度慢、支护成本高、安全性低的问题。

Description

地下工程支护体系全周期设计方法

技术领域

本发明属于地下工程安全设计技术领域，涉及一种地下工程支护体系全周期设计方法。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

随着经济建设的蓬勃发展和交通隧洞修建技术的日渐成熟，地下工程大量兴建，设计和施工中会遇到一些难以解决的问题，地下工程支护结构体系设计耐久性问题尤为显著。例如海底隧洞由于侵蚀性地下水的渗漏，加上结构裂缝的产生与发展均会导致衬砌结构的腐蚀与承载能力的降低，严重影响海底隧洞的使用性能，隧洞的支护结构很难达到设计基准期即需要维修，不仅浪费了资金，又影响了正常使用，严重缩短了海底隧洞的维护周期和使用寿命。

一般地下工程支护结构设计，仅采用被动支护结构控制变形并承担围岩荷载。被动支护结构不能够及时控制围岩变形，也不能充分发挥围岩的自承能力，因此设计时只能尽可能提高被动支护的强度确保隧洞的安全，仅仅设计被动支护结构，未考虑现场工程地质环境对支护结构耐久性影响，会导致施工速度慢、支护成本高、安全性低等一系列问题。

发明内容

本发明为了解决上述问题，提出了一种地下工程支护体系全周期设计方法，本发明能够解决现有支护未考虑现场工程地质环境对支护结构耐久性的影响、施工速度慢、支护成本高、安全性低的问题。

根据一些实施例，本发明采用如下技术方案：

一种地下工程支护体系全周期设计方法，包括以下步骤：

根据工程设计参数和地质条件，将地下工程简化为围岩-主被动支护力学模型，计算围岩荷载；

依据围岩荷载和主动支护结构的力学性能设计预紧力施加范围，考虑预紧力的作用后对围岩荷载进行分配，将围岩荷载分配为主动支护结构承担的荷载和被动支护承担的荷载；

分别确定主动支护结构和被动支护结构在全周期内承载能力与时间的关系，分别计算相应支护结构在工程设计使用年限的耐久性系数；

根据主被动支护荷载的分配和所述工程设计使用年限的耐久性系数进行主-被动支护结构初步设计；

结合施工效率与施工成本的影响，建立综合性评价指标，调整优化主-被动支护结构设计方案，通过主-被动支护结构的实际受力情况，优化地下工程支护体系设计方案。

作为可选择的实施方式，所述工程地质条件包括空气环境温度、湿度、氧气含量、地下水成分和pH值；围岩荷载包括地层荷载、附加荷载和特殊荷载，其中地层荷载是主要的荷载形式，将围岩荷载等效成线荷载作用在支护结构上。

作为可选择的实施方式，将围岩荷载分配为主动支护结构承担的荷载和被动支护承担的荷载的具体过程包括：

L _s（p）=np+L _n

其中L _s （p）为施加预紧力后围岩荷载的实际值与主动支护结构的预紧力呈负相关关系，n为单位长度预紧力锚固结构的个数，p为单根主动支护结构施加的预紧力，L _n为被动支护结构所承担的荷载。

作为可选择的实施方式，确定主动支护结构在全周期内承载能力与时间的关系的具体过程包括对主动自护结构进行室内抗拉试验，得到主动支护结构的屈服荷载和破断荷载f _y与f _u，根据工程设计使用年限，确定腐蚀周期进行耐久性试验，对耐久性试验后的主动支护结构进行抗拉试验，得到试验后主动支护结构的屈服荷载和破断荷载f _yt与f _ut，进行现场工程地质环境下预紧力的衰减试验，将主动支护结构一端固定，另一端施加恒定的拉伸静载荷，将试样置于室内模拟现场工程地质条件介质中，根据设计使用年限，确定腐蚀周期进行耐久性试验记录预紧力衰减情况。

作为可选择的实施方式，通过抗拉试验对比分析得到主动支护结构屈服荷载在设计使用年限的耐久性系数γ _p1，主动支护结构破断荷载在设计使用年限的耐久性系数γ _p2，主动支护结构锚固力在设计使用年限的耐久性系数γ _p3；通过衰减试验对比分析得到主动支护结构预紧力在设计使用年限的耐久性系数γ _p4。

作为进一步的，预紧力的设计值应为主动支护结构屈服荷载的30%-50%，主动支护结构的锚固力应大于破断荷载。

作为可选择的实施方式，确定被动支护结构在全周期内承载能力与时间的关系的具体过程包括进行耐久性试验，试验前先对被动支护结构进行受力试验，得到被动支护结构的承载能力，再进行耐久性试验，试验后在进行被动支护结构受力试验，得到被动支护结构试验后的承载能力，用试验后强度与试验前强度比值，得到被动支护结构强度在现场工程地质环境下的耐久性系数γ _n。

进一步的，对被动支护结构进行加载试验，得到被动支护结构的承载能力f _n，进行被动支护结构耐久性试验，进行模拟现场工程地质环境处理时，根据拱架结构的大小把结构拆分为若干块，对不同段拱架结构之间接触的地方进行防腐防护处理，把拆分后的拱架放入根据现场的工程地质环境仿制的现场工程地质环境中，根据使用年限确定试验周期，达到设计时间后对钢架进行组装，对腐蚀后的拱架结构进行加载试验，试验得到被动支护结构经过耐久性试验后的极限承载力f _nt，经过对比得到一个腐蚀系数与时间的关系，以分析得到被动支护结构设计使用年限内的耐久性系数γ _n。

作为可选择的实施方式，根据主被动支护荷载的分配和所述工程设计使用年限的耐久性系数进行主-被动支护结构初步设计的具体过程包括：

F _p≥αL _p，F _p=n ₁ n ₂ pγ _p4；

F _n≥βL _n，F _n=mf _n γ _n；

F _n+F _p＞ηF _s；

其中F _p为考虑工程设计使用年限耐久性影响下单位施工长度主动支护的承载力设计值，L _p为主动支护承担的荷载，α为安全系数，根据实际工程设计要求取值，n ₁为断面内主动支护结构的设计个数，n ₂为单位长度主动支护结构的排数，p为单个锚固结构的预紧力，γ _p4为设计使用年限的预紧力耐久性系数由室内试验得到；

F _n为考虑工程设计使用年限耐久性影响下单位施工长度中被动支护的承载力设计值，L _n为被动支护结构承担的荷载，β为安全系数，根据实际工程设计要求取值，m为一个施工循环内被动支护拱架的个数，f _n为一环拱架的承载力，γ _n为设计使用年限的被动支护承载力耐久性系数由室内试验得到；

η为安全系数，根据实际工程设计要求取值，其中F _s为围岩等效荷载，其大小等于单位长度围岩荷载。

作为可选择的实施方式，结合施工效率与施工成本的影响，建立综合性评价指标，调整优化主-被动支护结构设计方案的具体过程包括考虑经济因素，定义支护结构承载力、施工效率与成本的关系参数δ对主-被动支护结构设计方案进行优化，计算方法为：

δ=（（F _p+F _n）×T）/（C _主+C _被）

其中T为单位长度施工所用的时间，C _主为单位长度主动支护的成本，C _被为单位长度被动支护的成本。

作为可选择的实施方式，通过主-被动支护结构的实际受力情况，优化地下工程支护体系设计方案的具体过程包括设计的地下工程主-被动支护结构体系进行现场应用，实时监测主-被动支护结构的安全储备，监测主动支护结构的受力情况、被动支护结构的受力状况以及变形情况，要求在设计安全范围之内，主动支护结构受力满足安全系数α的设计要求，被动支护结构满足安全系数β的设计要求，支护结构变形满足设计要求的同时需要预留安全储备，进行综合评价分析，然后对主-被动支护结构设计方案进一步优化。

进一步的，设计安全范围为：

Δs≤μΔs _d

其中Δs为现场应用后实际监测的支护结构变形量，μ为安全系数，根据实际工程设计要求取值，Δs _d为实际工程设计时允许的最大变形量。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

本发明考虑现场工程地质环境对支护结构耐久性的影响，将围岩荷载分配为主动支护结构承担的荷载L _p和被动支护承担的荷载L _n，分别确定主被动支护结构在全周期内承载能力与时间的关系，确定相应的耐久性的影响，能够保证支护结构设计全面、准确，有助于提高施工速度。

本发明在确定主被动支护结构在全周期内承载能力与时间的关系，确定相应的耐久性的影响时，分别依据现场的工程地质条件，进行室内试验，确定主动支护结构预紧力、屈服荷载、破断荷载和锚固力随时间变化关系，并推导得出主动支护结构预紧力、屈服荷载、破断荷载和锚固力在工程设计使用年限的耐久性系数；依据现场的工程地质条件，进行室内试验，分析得到现场地质条件对被动支护结构承载性能的影响，并推导得出被动支护结构承载性能在工程设计使用年限的耐久性系数，进行了针对性的设计，有效的提高了现场工程地质环境对支护结构耐久性的影响计算的有针对性、准确性，能够提高支护结构设计方案的精确性和安全性。

本发明结合施工效率与施工成本等经济因素的影响，建立综合性评价指标，调整优化主-被动支护结构设计方案，通过现场应用与实时监测主-被动支护结构受力情况，优化地下工程支护体系设计方案，从经济性和安全性、适用性几个方面对得到的地下工程支护体系设计方案进行优化和修正，有助于减少支护成本，保证安全性。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

图1是本实施例的流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

实施例一

一种地下工程支护体系全周期设计方法，流程图见图1，具体步骤如下：

第一步：现场勘测工程地质条件，根据隧洞设计参数和工程地质条件，将地下工程转化为围岩-主被动支护力学模型，计算得到围岩荷载L _S；

围岩荷载包括地层荷载、附加荷载和特殊荷载，其中地层荷载是主要的荷载形式，计算围岩荷载，并按照等效原理将围岩荷载等效成线荷载作用在支护结构上。

第二步：依据主动支护结构的力学性能设计预紧力施加范围，考虑预紧力的作用后对围岩荷载进行分配，把围岩荷载分配为主动支护结构支护承担的荷载L _p和被动支护承担的荷载L _n。

所述的分配围岩荷载具体实施方式为：分配荷载需要考虑主动支护预紧力能够提高围岩的自承能力，同时能够降低围岩荷载，进一步的主动支护结构本身也能够承担荷载能降低被动支护所承担的荷载，预紧力的施加同时收到主动支护结构材料本身的限制一般为材料屈服强度的30%-50%，首先根据围岩荷载进行初步的预紧力设计，紧接着进行围岩荷载分配得到主动支护结构承受的荷载L _p和被动支护结构承受的荷载L _n。具体实施方式为：

L _s（p）=np+L _n

其中Ls（p）为施加预紧力后围岩荷载的实际值与主动支护结构的预紧力呈负相关关系，n为单位长度预紧力锚固结构的个数，p为单个主动支护结构施加的预紧力，L _n为被动支护结构所承担的荷载。

第三步：进行主动支护结构室内试验，模拟现场环境进行耐久性试验，即锚固力、屈服荷载、破断荷载和预紧力在现场工程地质条件下随时间的衰减变化情况，得到主动支护结构屈服荷载在设计使用年限的耐久性系数γ _p1、主动支护结构破断荷载在设计使用年限的耐久性系数γ _p2、主动支护结构锚固力在设计使用年限的耐久性系数γ _p3、主动支护结构预紧力在设计使用年限的耐久性系数γ _p4。

所述的主动支护结构室内试验具体实施方式为：首先对主动自护结构进行室内抗拉试验，得到主动支护结构的屈服荷载和破断荷载f _y与f _u，进一步的根据设计使用年限，确定腐蚀周期进行耐久性试验，进一步的对耐久性试验后的主动支护结构进行抗拉试验，得到试验后主动支护结构的屈服荷载和破断荷载f _yt与f _ut，通过对比分析能够推导出衰减系数随时间变化的规律，可以得到主动支护结构屈服荷载在设计使用年限的耐久性系数γ _p1，主动支护结构破断荷载在设计使用年限的耐久性系数γ _p2，主动支护结构锚固力在设计使用年限的耐久性系数γ _p3，；进行现场工程地质环境下预紧力的衰减试验，试验采用恒荷载法，即施加荷载保持不变，测试试验设计时间内的预紧力的变化。试验时先把主动支护结构一端固定，另一端通过万能试验机施加恒定的拉伸静载荷，安装预紧力测试装置，进一步的将试样置于腐蚀介质中，根据设计使用年限，确定试验周期进行耐久性试验记录预紧力衰减情况，进一步的对比分析得到主动支护结构预紧力在设计使用年限的耐久性系数γ _p4。

对主动支护结构安全性能进行验证，保证所设计的主动支护结构在工程设计年限内耐久性影响下仍满足预紧力、屈服荷载、锚固力和破断荷载的关系。

p=υf _y，pγ _p4=υf _y γ _p1；f _a＞f _u，f _a γ _p3＞f _u γ _p2

其中p为主动支护结构的锚固力，f _y为主动支护结构的屈服荷载，υ的取值范围为30%-50%；f _a为主动支护结构的设计锚固力，f _u为主动支护结构的破断荷载。

第四步：被动支护结构室内试验，模拟现场环境进行耐久性试验，得到被动支护结构强度在现场工程地质环境下的耐久性系数γ _n。

所述的被动支护结构室内试验具体实施方式为：采用拱架力学试验装置对室内试验的试件多个位置同时进行加载，拱架结构的承载能力可以表示为拱架力学试验装置每一个加载位置施加荷载的总和。首先对被动支护结构进行加载试验，得到被动支护结构的承载能力f _n,进一步进行被动支护结构耐久性试验，进行现场环境处理时，根据拱架结构的大小把结构拆分为若干块，并用防腐模具对不同段拱架结构之间接触的地方做好防护处理，进一步的把拆分后的拱架放入根据现场的工程地质环境仿制的现场工程地质环境中，根据使用年限确定试验周期，达到设计时间后对钢架进行组装，进一步的对腐蚀后的拱架结构进行加载试验，试验得到被动支护结构经过耐久性试验后的极限承载力f _nt，然后经过对比得到一个腐蚀系数与时间的关系，可以分析得到设计使用年限内的耐久性系数γ _n。

第五步：根据分配的主-被动支护结构承受的荷载和室内耐久性试验得到的耐久性系数进行主被动结构设计。

主-被动支护结构具体设计方法为：

（1）首先初步设计考虑工程设计年限耐久性影响后主动支护结构的设计参数：

F _p≥αL _p，F _p=n ₁ n ₂ pγ _p4

其中F _p为考虑工程设计使用年限耐久性影响下单位施工长度主动支护的承载力设计值，L _p为主动支护承担的荷载，α为安全系数，根据实际工程设计要求取值，n ₁为断面内主动支护结构的设计个数，n ₂为单位长度主动支护结构的排数，p为单个锚固结构的预紧力，γ _p4为设计使用年限的预紧力耐久性系数由室内试验得到。

（2）进一步的初步设计考工程设计年限耐久性影响后被动支护结构的设计参数：

F _n≥βL _n，F _n=mf _n γ _n

其中F _n为考虑工程设计使用年限耐久性影响下单位施工长度中被动支护的承载力设计值，L _n为被动支护结构承担的荷载，β为安全系数，根据实际工程设计要求取值，m为一个施工循环内被动支护拱架的个数，f _n为一环拱架的承载力，γ _n为设计使用年限的被动支护承载力耐久性系数由室内试验得到。

（3）进一步验证支护结构的安全性：

F _n+F _p＞ηF _s

其中η为安全系数，根据实际工程设计要求取值。结合以上公式对主动支护结构和被动支护结构进行初步设计，其中F _s为围岩等效荷载，其大小等于单位长度围岩荷载。

第六步：建立综合性评价指标，进一步的对海底隧洞主被动支护体系设计优化。

综合性指标建立方法为：考虑经济因素，提高预紧力会降低施工效率提高隧洞建设的成本，定义支护结构承载力、施工效率与成本的关系参数δ对主-被动支护结构设计进行优化：

δ=（（F _p +F _n）×T）/（C _主+C _被）

其中T为单位长度施工所用的时间，C _主为主动支护的成本，C _被为被动支护的成本。

第七步：现场应用，并进行实时监测主-被动支护结构承载力，监测结构的安全储备情况，进一步优化主被动支护方案。

具体实施方式为：监测主动支护结构的受力情况、被动支护结构的受力状况以及主-被动支护结构变形情况，要求在设计安全范围之内，主动支护结构受力满足安全系数α的设计要求，被动支护结构满足安全系数β的设计要求，支护结构变形满足设计要求的同时需要预留安全储备，进行综合评价分析，然后对主-被动支护结构设计方案进一步优化。

Δs≤μΔs _d

其中Δs为现场应用后实际监测的支护结构变形量，μ为安全系数，根据实际工程设计要求取值，Δs _d为实际工程设计时允许的最大变形量。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (10)

1.一种地下工程支护体系全周期设计方法，其特征是，包括以下步骤：

根据地下工程设计参数和地质条件，将地下工程简化为围岩-主被动支护力学模型，计算围岩荷载；

依据围岩荷载和主动支护结构的力学性能设计预紧力施加范围，考虑预紧力的作用后对围岩荷载进行分配，将围岩荷载分配为主动支护结构承担的荷载和被动支护承担的荷载；

分别确定主动支护结构和被动支护结构在全周期内承载能力与时间的关系，分别计算相应支护结构在工程设计使用年限的耐久性系数；

根据主被动支护荷载的分配和所述工程设计使用年限的耐久性系数进行主-被动支护结构初步设计；

结合施工效率与施工成本的影响，建立综合性评价指标，调整优化主-被动支护结构设计方案，通过主-被动支护结构的实际受力情况，优化地下工程支护体系设计方案。

2.如权利要求1所述的一种地下工程支护体系全周期设计方法，其特征是，所述工程地质条件包括空气环境温度、湿度、氧气含量、地下水成分和pH值；围岩荷载包括地层荷载、附加荷载和特殊荷载，其中地层荷载是主要的荷载形式，将围岩荷载等效成线荷载作用在支护结构上。

3.如权利要求1所述的一种地下工程支护体系全周期设计方法，其特征是，将围岩荷载分配为主动支护结构承担的荷载和被动支护承担的荷载的具体过程包括：

L _s（p）=np+L _n

其中L _s （p）为施加预紧力后围岩荷载的实际值与主动支护结构的预紧力呈负相关关系，n为单位长度预紧力锚固结构的个数，p为单根主动支护结构施加的预紧力，L _n为被动支护结构所承担的荷载。

4.如权利要求1所述的一种地下工程支护体系全周期设计方法，其特征是，确定主动支护结构与被动支护结构在全周期内承载能力与时间的关系的具体过程包括：对主动自护结构进行室内抗拉试验，得到主动支护结构的屈服荷载和破断荷载f _y与f _u；

根据工程设计使用年限，确定腐蚀周期进行耐久性试验，对耐久性试验后的主动支护结构进行抗拉试验，得到试验后主动支护结构的屈服荷载和破断荷载f _yt与f _ut，进行现场工程地质环境下预紧力的衰减试验，将主动支护结构一端固定，另一端施加恒定的拉伸静载荷，将试样置于室内模拟现场工程地质条件介质中，根据设计使用年限，确定腐蚀周期进行耐久性试验记录预紧力衰减情况；

对被动支护结构进行加载试验，得到被动支护结构的承载能力f _n,进行被动支护结构耐久性试验，进行模拟现场工程地质环境处理时，根据拱架结构的大小把结构拆分为若干块，对不同段拱架结构之间接触的地方进行防腐防护处理，把拆分后的拱架放入根据现场的工程地质环境仿制的现场工程地质环境中，根据使用年限确定试验周期，达到设计时间后对钢架进行组装，对腐蚀后的拱架结构进行加载试验，试验得到被动支护结构经过耐久性试验后的极限承载力f _nt，对比分析腐蚀系数与时间的关系，记录被动支护结构强度衰减情况。

5.如权利要求4所述的一种地下工程支护体系全周期设计方法，其特征是，通过抗拉试验对比分析得到主动支护结构屈服荷载在设计使用年限的耐久性系数γ _p1，主动支护结构破断荷载在设计使用年限的耐久性系数γ _p2，主动支护结构锚固力在设计使用年限的耐久性系数γ _p3；通过衰减试验对比分析得到主动支护结构预紧力在设计使用年限的耐久性系数γ _p4；通过拱架加载试验和衰减试验得到被动支护结构强度在现场工程地质环境下的耐久性系数γ _n。

6.如权利要求5所述的一种地下工程支护体系全周期设计方法，其特征是，预紧力的设计值为主动支护结构屈服荷载的30%-50%，主动支护结构的锚固力大于破断荷载。

7.如权利要求1所述的一种地下工程支护体系全周期设计方法，其特征是，根据主被动支护荷载的分配和所述工程设计使用年限的耐久性系数进行主-被动支护结构初步设计的具体过程包括：

F _p≥αL _p，F _p=n ₁ n ₂ pγ _p4；

F _n≥βL _n，F _n=mf _n γ _n；

F _n+F _p＞ηF _s；

其中F _p为考虑工程设计使用年限耐久性影响下单位施工长度主动支护的承载力设计值，L _p为主动支护承担的荷载，α为安全系数，根据实际工程设计要求取值，n ₁为断面内主动支护结构的设计个数，n ₂为单位长度主动支护结构的排数，p为单个锚固结构的预紧力，γ _p4为设计使用年限的预紧力耐久性系数；

F _n为考虑工程设计使用年限耐久性影响下单位施工长度中被动支护的承载力设计值，L _n为被动支护结构承担的荷载，β为安全系数，根据实际工程设计要求取值，m为一个施工循环内被动支护拱架的个数，f _n为一环拱架的承载力，γ _n为设计使用年限的被动支护承载力耐久性系数；

η为安全系数，根据实际工程设计要求取值，F _s为围岩等效荷载，其大小等于单位长度围岩荷载。

8.如权利要求1所述的一种地下工程支护体系全周期设计方法，其特征是，结合施工效率与施工成本的影响，建立综合性评价指标，调整优化主-被动支护结构设计方案的具体过程包括考虑经济因素，定义支护结构承载力、施工效率与成本的关系参数δ对主-被动支护结构设计方案进行优化，计算方法为：

δ=（（F _p+F _n）×T）/（C _主+C _被）

其中T为单位长度施工所用的时间，C _主为单位长度主动支护的成本，C _被为单位长度被动支护的成本，F _p为考虑工程设计使用年限耐久性影响下单位施工长度主动支护的承载力设计值，F _n为考虑工程设计使用年限耐久性影响下单位施工长度中被动支护的承载力设计值。

9.如权利要求1所述的一种地下工程支护体系全周期设计方法，其特征是，通过主-被动支护结构的实际受力情况，优化地下工程支护体系设计方案的具体过程包括设计的地下工程主-被动支护结构体系进行现场应用，实时监测主-被动支护结构的安全储备，监测主动支护结构的受力情况、被动支护结构的受力状况以及变形情况，要求在设计安全范围之内，主动支护结构受力满足安全系数α的设计要求，被动支护结构满足安全系数β的设计要求，支护结构变形满足设计要求的同时需要预留安全储备，进行综合评价分析，然后对主-被动支护结构设计方案进一步优化。

10.如权利要求9所述的一种地下工程支护体系全周期设计方法，其特征是，设计安全范围为：

Δs≤μΔs _d

其中Δs为现场应用后实际监测的支护结构变形量，μ为安全系数，根据实际工程设计要求取值，Δs _d为实际工程设计时允许的最大变形量。