一种盾构开挖面的遍布节理流固耦合的安全度分析方法技术

本发明专利技术提供一种盾构开挖面的遍布节理流固耦合的安全度分析方法，包括：建立开挖面的遍布节理应变软化模型，将开挖面的岩体划分成多个单元，单元由岩块和节理组成；对岩块和节理进行弹性阶段和屈服阶段的判断；对弹性阶段/屈服阶段的岩块和节理进行安全度计算；选取弹性阶段/屈服阶段中安全度最小的岩块/节理；对安全度最小的岩块/节理进行渗透系数计算；将安全系数带入流固耦合数值计算中进行迭代计算，以监测渗透系数的动态变化；本发明专利技术通过计算岩体每个单元的安全度，确定岩体的渗透系数来实现岩体流固耦合的盾构开挖面局部稳定性监测，清晰的反映遍布节理特征的岩体的渗透系数动态变化，提高了遍布节理条件下的盾构开挖面分析的准确性。

【技术实现步骤摘要】
一种盾构开挖面的遍布节理流固耦合的安全度分析方法
本专利技术涉及流固耦合计算领域，尤其涉及一种盾构开挖面的遍布节理流固耦合的安全度分析方法。
技术介绍
盾构隧道开挖面稳定问题是盾构施工的关键问题，是选取合理的盾构施工参数的前提；尤其是在地下水丰富和围岩节理分布显著的情况下，盾构隧道开挖面稳定性分析尚缺乏合理的量化的计算方法；传统上一般采用强度折减法、塑性区分析法和位移分析法，这些方法不能反映出遍布节理和流固耦合条件下的盾构开挖面特点，也难以反映稳定性随着空间的变化，故带来较大的误差。多数情况下盾构隧道的围岩富含节理，并且处于地下水之中；盾构开挖面受到节理和地下水的双重作用，存在着复杂的流固耦合作用；传统分析方法存在以下的局限性：1)采用开挖面整体稳定性分析方法，无法得到安全程度在开挖面的空间分布；2)掌子面流固耦合安全分析没有考虑节理作用以及渗透系数的变化。上述问题影响了该特殊条件下对盾构开挖面稳定性的正确分析和盾构施工参数正确选取。
技术实现思路
本专利技术提供一种盾构开挖面的遍布节理流固耦合的安全度分析方法，以克本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种盾构开挖面的遍布节理流固耦合的安全度分析方法，其特征在于，包括以下步骤：/n建立开挖面的遍布节理应变软化模型，将开挖面的岩体划分成多个单元，所述单元由岩块和节理组成；/n判断每个单元中所述岩块和节理各自对应的阶段属性，所述阶段属性包括弹性阶段和屈服阶段；/n对每个单元中弹性阶段/屈服阶段的所述岩块和弹性阶段/屈服阶段的节理进行安全度计算；/n选取每个单元中安全度最小的岩块/节理；/n对每个单元中安全度最小的岩块/节理进行渗透系数计算；/n将所述渗透系数带入流固耦合计算公式中进行迭代计算，以监测所述渗透系数的动态变化，以确定开挖支护方式。/n

【技术特征摘要】
1.一种盾构开挖面的遍布节理流固耦合的安全度分析方法，其特征在于，包括以下步骤：
建立开挖面的遍布节理应变软化模型，将开挖面的岩体划分成多个单元，所述单元由岩块和节理组成；
判断每个单元中所述岩块和节理各自对应的阶段属性，所述阶段属性包括弹性阶段和屈服阶段；
对每个单元中弹性阶段/屈服阶段的所述岩块和弹性阶段/屈服阶段的节理进行安全度计算；
选取每个单元中安全度最小的岩块/节理；
对每个单元中安全度最小的岩块/节理进行渗透系数计算；
将所述渗透系数带入流固耦合计算公式中进行迭代计算，以监测所述渗透系数的动态变化，以确定开挖支护方式。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述判断每个单元中所述岩块和节理各自对应的阶段属性，所述阶段属性包括弹性阶段和屈服阶段分别通过下述公式实现：
所述岩块的屈服准则如下：



ft＝σ3-σt(2)
其中，fs为岩块的剪切的屈服准则，ft为岩块的拉伸应变屈服准则，c为岩块黏聚力；φ为岩块内摩擦角；σ3为岩块最小主应力；σ1为岩块最大主应力；σt为岩块抗拉强度；
所述节理的屈服准则如下：
fjs＝τ+σ'22tanφj-cj(3)



其中，fjs为节理的剪切的屈服准则，fjt为节理的拉伸应变屈服准则，cj为节理黏聚力；φj为节理内摩擦角；σjt为节理抗拉强度；τ为节理面剪切应力；σ'22为节理弱面在局部坐标系下中间主应力；对于节理内摩擦角φj1不为零的节理弱面，抗拉强度最大值为


3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对每个单元中弹性阶段的所述岩块和节理进行安全度计算分别通过下述公式实现：
岩块的安全度计算公式如下：



节理的安全度计算公式如下：



其中，σ1为岩块的最大主应力，σ3为岩块的最小主应力，β为节理倾角，屈服阶段的ZSI∈(1，+∞)，ZSI越大，表示安全程度越高。


4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对每个单元中...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜谙男，姜泓任，吴其玉，詹涛，史洪涛，黄风清，张权，万友生，谢丽辉，姚元，罗志伟，饶凯，程利民，
申请(专利权)人：大连海事大学，
类型：发明
国别省市：辽宁;21