一种隧道围岩分级的修正方法以及相关设备技术

本发明专利技术实施例提供了一种隧道围岩分级的修正方法及相关设备，可以考虑工程扰动对围岩承载能力的劣化效应，使得围岩分级结果更加准确，为隧道与地下工程的合理设计及安全施工提供更可靠的保障。该方法包括确定隧道围岩的基本力学参数；根据基本力学参数以及FDEM方法确定断裂能参数；基于基本力学参数与断裂能参数构建隧道开挖计算模型；基于隧道开挖计算模型，采用FDEM方法模拟隧道开挖过程，以确定隧道开挖后产生的扰动区范围；基于扰动区范围内的岩石破裂情况对隧道围岩的初始完整性系数进行修正，以得到隧道开挖后围岩所对应的修正完整性系数；根据隧道围岩的基本力学参数及隧道围岩修正完整性系数确定隧道围岩的分级修正结果。正结果。正结果。

【技术实现步骤摘要】
一种隧道围岩分级的修正方法以及相关设备


[0001]本专利技术涉及土木工程领域，尤其涉及一种隧道围岩分级的修正方法以及相关设备。

技术介绍

[0002]围岩分级是指根据岩体完整程度和岩石强度等指标将全部的围岩划分为具有不同的稳定程度的若干类别。其目的是针对不同类别的围岩给出最佳的施工方法和支护结构设计。因此，准确的围岩分级对于隧道及地下工程的合理设计及安全施工具有重要的意义。
[0003]针对隧道及地下工程围岩分级，现有的围岩分级方法首先依靠岩石强度参数与岩体完整性指标确定岩体基本质量分级，然后根据地下水、结构面及初始应力状态对基本质量指标进行修正。
[0004]然而，随着一大批国家重大工程的实施，工程技术人员发现规范分级方法越来越不能满足现场需要，隧道开挖后，围岩分级变更现象时有发生，导致工期变长、投资增加、进度受阻。实际上，隧道开挖后，扰动区内的岩体可能会出现微裂隙的萌生与扩展现象，从而导致隧道扰动区内的围岩破碎程度及完整性系数发生变化。因此，必须对基于规范的围岩分级结果进行修正，才能考虑工程扰动导致的围岩强度弱化及整体承载能力劣化效应。

技术实现思路

[0005]本专利技术实施例提供了一种隧道围岩分级的修正方法及相关设备，可以对基于规范的围岩的分级结果进行修正，进而考虑工程扰动导致的围岩强度弱化及整体承载能力劣化效应。
[0006]本专利技术第一方面提供了一种隧道围岩分级的修正方法，该方法包括：
[0007]确定隧道围岩的基本力学参数；
[0008]根据所述隧道围岩的基本力学参数以及FDEM方法确定所述隧道围岩的断裂能参数；
[0009]基于所述隧道围岩的基本力学参数与所述隧道围岩的断裂能参数构建隧道开挖计算模型；
[0010]基于所述隧道开挖计算模型，采用FDEM方法模拟隧道开挖过程，以确定所述隧道围岩所对应的待开挖隧道开挖后产生的扰动区范围；
[0011]基于所述扰动区范围内的岩石破裂情况对所述隧道围岩的初始完整性系数进行修正，以得到所述隧道开挖后围岩所对应的修正完整性系数；
[0012]根据所述隧道围岩的基本力学参数及所述修正完整性系数确定所述隧道围岩的分级修正结果。
[0013]本专利技术第二方面提供了一种隧道围岩分级的修正装置，包括：
[0014]第一确定单元，用于确定隧道围岩的基本力学参数；
[0015]第二确定单元，用于根据所述隧道围岩的基本力学参数以及FDEM方法确定所述隧
道围岩的断裂能参数；
[0016]构建单元，用于基于所述隧道围岩的基本力学参数与所述隧道围岩的断裂能参数构建隧道开挖计算模型；
[0017]第三确定单元，用于基于所述隧道开挖计算模型，采用FDEM方法模拟隧道开挖过程，以确定所述隧道围岩所对应的待开挖隧道开挖后产生的扰动区范围；
[0018]系数修正单元，用于基于所述扰动区范围内的岩石破裂情况对所述隧道围岩的初始完整性系数进行修正，以得到所述隧道开挖后围岩所对应的修正完整性系数；
[0019]分级修正单元，用于根据所述隧道围岩的基本力学参数及所述修正完整性系数确定所述隧道围岩的分级修正结果。
[0020]本专利技术实施例第三方面提供了一种电子设备，包括存储器、处理器，所述处理器用于执行存储器中存储的计算机管理类程序时实现如上述第一方面所述的隧道围岩分级的修正方法的步骤。
[0021]本专利技术实施例第四方面提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机管理类程序，所述计算机管理类程序被处理器执行时实现如上述第一方面所述的隧道围岩分级的修正方法的步骤。
[0022]综上所述，可以看出，本专利技术提供的实施例中，隧道围岩分级的修正装置可以基于前期地质勘察结果，计算隧道开挖后扰动区范围的大小以及扰动区内围岩裂隙的萌生与扩展情况，并结合隧道围岩基本力学参数与裂隙分布情况，修正基本岩体质量指标，实现考虑工程扰动效应的围岩动态分级。该装置可以考虑工程扰动对围岩承载能力的劣化效应，使得围岩分级结果更加准确，为隧道与地下工程的合理设计及安全施工提供更可靠的保障。
附图说明
[0023]图1为本专利技术实施例提供的隧道围岩分级的修正方法的流程示意图；
[0024]图2为本专利技术实施例提供的三轴压缩试验应力
‑
应变曲线示意图；
[0025]图3为本专利技术实施例提供的围压为0MPa时的花岗岩应力应变曲线及断裂能反演过程示意图；
[0026]图4为本专利技术实施例提供的隧道开挖计算模型的示意图；
[0027]图5为本专利技术实施例提供的隧道埋深300m条件下围岩损伤破坏情况及扰动区范围示意图；
[0028]图6为本专利技术实施例提供的扰动区范围的放大示意图；
[0029]图7为本专利技术实施例提供的隧道围岩分级的修正装置的虚拟结构示意图；
[0030]图8为本专利技术实施例提供的一种隧道围岩分级的修正装置的硬件结构示意图；
[0031]图9为本专利技术实施例提供的一种电子设备的实施例示意图；
[0032]图10为本专利技术实施例提供的一种计算机可读存储介质的实施例示意图。
具体实施方式
[0033]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施
例，都属于本专利技术保护的范围。
[0034]在以下的说明中，本专利技术的具体实施例将参考由一部或多部计算机所执行的步骤及符号来说明，除非另有述明。因此，这些步骤及操作将有数次提到由计算机执行，本文所指的计算机执行包括了由代表了以一结构化型式中的数据的电子信号的计算机处理单元的操作。此操作转换该数据或将其维持在该计算机的内存系统中的位置处，其可重新配置或另外以本领域测试人员所熟知的方式来改变该计算机的运作。该数据所维持的数据结构为该内存的实体位置，其具有由该数据格式所定义的特定特性。但是，本专利技术原理以上述文字来说明，其并不代表为一种限制，本领域测试人员将可了解到以下所述的多种步骤及操作亦可实施在硬件当中。
[0035]本专利技术的原理使用许多其它泛用性或特定目的运算、通信环境或组态来进行操作。所熟知的适合用于本专利技术的运算系统、环境与组态的范例可包括(但不限于)手持电话、个人计算机、服务器、多处理器系统、微电脑为主的系统、主架构型计算机、及分布式运算环境，其中包括了任何的上述系统或装置。
[0036]本专利技术中的术语“第一”、“第二”和“第三”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。此外，术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。
[0037]下面从隧道围岩分级的修正装置对隧道围岩分级的修正方法进行说明，该隧道围岩分级的修正装置可以为服务器，也可以为服务器中的服务单元，具体不做限定。
[0038]请参阅图1，图1为本专利技术本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种隧道围岩分级的修正方法，其特征在于，包括：确定隧道围岩的基本力学参数；根据所述隧道围岩的基本力学参数以及FDEM方法确定所述隧道围岩的断裂能参数；基于所述隧道围岩的基本力学参数与所述隧道围岩的断裂能参数构建隧道开挖计算模型；基于所述隧道开挖计算模型，采用FDEM方法模拟隧道开挖过程，以确定所述隧道围岩所对应的待开挖隧道开挖后产生的扰动区范围；基于所述扰动区范围内的岩石破裂情况对所述隧道围岩的初始完整性系数进行修正，以得到所述隧道开挖后围岩所对应的修正完整性系数；根据所述隧道围岩的基本力学参数及所述修正完整性系数确定所述隧道围岩的分级修正结果。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述扰动区范围内的岩石破裂情况对所述隧道围岩的初始完整性系数进行修正，以得到所述隧道围岩所对应的修正完整性系数包括：以开挖后围岩总破碎率为修正指标，通过如下公式确定所述围岩修正完整性系数：K
v
′
＝DK
v
＝(1
‑
N
d
/N
tol
)K
v
；其中，D为基于总破碎率的修正系数，K
v
′
为所述修正完整性系数，N
d
为所述扰动区范围内的完全损伤单元的总数，N
tol
为所述扰动区范围内的所有单元的总数，K
v
为所述初始完整性系数。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述扰动区范围内的岩石破裂情况对所述隧道围岩的初始完整性系数进行修正，以得到所述隧道围岩所对应的修正完整性系数包括：以开挖后岩石破碎率为修正指标，通过如下公式确定所述修正完整性系数：其中，D为基于岩石破碎率的修正系数，K
v
′
为所述修正完整性系数，N
j
为所述扰动区范围内的节理单元的总数，N
DRock
为所述扰动区范围内完全损伤的单元数，N
tol
为所述扰动区范围内的所有单元的总数，K
v
为所述初始完整性系数，P
i
开挖前所述隧道围岩的破碎率，P
t
为开挖后所述隧道围岩的破碎率。4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，根据所述基本力学参数及所述修正完整性系数确定所述隧道围岩的分级修正结果包括：通过如下公式确定所述隧道围岩的分级修正结果：BQ
′
＝100+3σ
c
+250K
v
′
；其中，BQ
′
为所述隧道围岩的分级修正结果，σ
c
为所述隧道围岩的岩石单轴抗压强度，K
v
′
为所述修正完整性系数。5.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，所述根据所述隧道围岩的基本力学参数以及FDEM方法确定所述隧道围岩的断裂能参数包括：通过三轴压缩确定所述隧道围岩的实验应力应变曲线；
根据所述隧道围岩的基本力学参数构建三轴压缩计算...

【专利技术属性】
技术研发人员：周云，徐正宣，谭贤君，王栋，王科，扈森，贾哲强，张营旭，田洪铭，张夏临，邹杨，方振华，李天雨，王波，
申请(专利权)人：中铁二院工程集团有限责任公司中国科学院武汉岩土力学研究所，
类型：发明
国别省市：