基于不连续面优化的隧道注浆加固稳定性确定方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了基于不连续面优化的隧道注浆加固稳定性确定方法及系统，获取隧道注浆加固体几何形状、载荷以及边界条件；基于获取的数据，构建隧道注浆加固体的不连续面优化计算模型；对隧道注浆加固体的不连续面优化计算模型进行求解，分析加固体承载力低于重力的点，确定为隧道加固体内发生破坏的若干个单点，以所有的单点为基础构建失稳破裂面，以此得到隧道注浆加固区域破裂形态与失稳极限。

【技术实现步骤摘要】
基于不连续面优化的隧道注浆加固稳定性确定方法及系统
本申请涉及岩土工程力学
，特别是涉及基于不连续面优化的隧道注浆加固稳定性确定方法及系统。
技术介绍
本部分的陈述仅仅是提到了与本申请相关的
技术介绍
，并不必然构成现有技术。地下工程建设中，软弱破碎地层是一种常见的不良地质条件，注浆加固是软弱破碎地层地质灾害控制的有效手段。软弱破碎地层注浆加固体对隧道长期运营安全具有重大的意义，针对加固体结构稳定性分析，国内外学者从理论分析、模拟试验和数值计算角度做了大量工作，但由于地质条件复杂性和注浆工程隐蔽性，一直仅能开展现场试验取样测定数据，或者通过模拟试验取样测定数据，其工况选择、参数制定都具有局限性，数值计算具有能够发挥其可选择多个工况参数，分析整体工程地质情况的特点，目前常被采用开展地下工程稳定性分析。目前常用的数值方法多基于连续介质理论和非连续介质理论，各以有限元分析和离散元方法为代表。因工程岩体涵盖大量结构面，故工程岩体为非连续体，针对工程岩体建模问题，有限元建模存在无法准确描述问题，而离散元分析存在显著计算效率问题。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于不连续面优化的隧道注浆加固稳定性确定方法，其特征是，包括：/n获取隧道注浆加固体几何形状、载荷以及边界条件；/n基于获取的数据，构建隧道注浆加固体的不连续面优化计算模型；/n对隧道注浆加固体的不连续面优化计算模型进行求解，分析加固体承载力低于重力的点，确定为隧道加固体内发生破坏的若干个单点，以所有的单点为基础构建失稳破裂面，以此得到隧道注浆加固区域破裂形态与失稳极限。/n

【技术特征摘要】
1.基于不连续面优化的隧道注浆加固稳定性确定方法，其特征是，包括：
获取隧道注浆加固体几何形状、载荷以及边界条件；
基于获取的数据，构建隧道注浆加固体的不连续面优化计算模型；
对隧道注浆加固体的不连续面优化计算模型进行求解，分析加固体承载力低于重力的点，确定为隧道加固体内发生破坏的若干个单点，以所有的单点为基础构建失稳破裂面，以此得到隧道注浆加固区域破裂形态与失稳极限。


2.如权利要求1所述的方法，其特征是，基于获取的数据，构建隧道注浆加固体的不连续面优化计算模型；具体步骤包括：
构建目标函数和约束条件；
所述目标函数，是指：隧道注浆加固体的结构滑移所需总耗散能最小和隧道注浆加固体的安全系数最小；
所述约束条件，是指：考虑潜在滑移面几何互容性的几何约束以及基于摩尔库伦流动法则建立的塑性约束。


3.如权利要求2所述的方法，其特征是，总耗散能计算公式如下：



其中，E(d)为单点耗散能，cj为内部不连续单点j的粘聚力，lj为单点j在二维上长度，pj为单点j塑性算子。


4.如权利要求2所述的方法，其特征是，隧道注浆加固体的安全系数为总耗散能与重力做功之比；
当不连续开裂所需耗散能大于该点重力做功时，表示该点在重力作用下不发生开裂，即为稳定状态，此时安全系数大于1，当安全系数大于1时，为稳定状态，当安全系数小于1时，为不稳定状态。


5.如权利要求2所述的方法，其特征是，所述安全系数λ的公式表达为：
λ＝E(d)/W(d)
其中，W(d)为体荷载即重力做功，E(d)为裂面上的耗散能；d表示发生滑移距离。

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【专利技术属性】
技术研发人员：孙子正，刘洪亮，张延欢，王利戈，商成顺，秦承帅，杨钧岩，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：山东;37