【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及隧洞衬砌结构安全，具体涉及一种隧洞排水孔量化设计系统、终端和存储介质。
技术介绍
1、由于地下水的存在，隧洞衬砌结构将承担外水压力作用。从外水压力的字面理解，可指作用在衬砌外缘的压力，是一个边界荷载，然而，这只是外水荷载的一种特殊情况。因为围岩和衬砌都是透水介质，隧洞建好后，洞内的内水压力较小（无压隧洞）或水压力为零值（隧洞放空）。此时，地下水将向洞内渗透而形成渗流场，因此在地下水位以下的空间，每一点都作用有与水力梯度成正比的渗透体积力荷载。当衬砌与围岩脱离，在围岩中的渗透体积力将不能对衬砌应力产生荷载效应，此时衬砌就成为单独承担外水压力的独立结构，此时外水压力折减系数即为隧洞结构设计中，确定衬砌边界荷载条件的一个重要参数。
2、在现有技术中，关于外水压力折减系数一般根据规范的定性描述确定，在进一步考虑排水孔等渗控措施后，折减系数的取值尚缺乏定量依据。排水孔控制面积和排水孔长度是与渗控措施直接相关的3项设计要素。经计算分析，排水孔控制面积和排水孔长度的取值范围变化较大，且对衬砌结构的外水荷载也有较大影响，因此应当在量化分析外水压力折减系数时予以考虑。因此，亟需一种定量的对隧洞排水孔进行量化设计的方法。
技术实现思路
1、本专利技术提出了隧洞排水孔量化设计系统、终端和存储介质，以解决难以对隧洞的排水孔进行量化设计的技术问题。
2、为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种隧洞排水孔量化设计系统，包括以下步骤：
3、包括非渗控措施参数选取
4、所述非渗控措施参数选取模块，用于确定待进行排水孔设计隧洞衬砌的非渗控措施参数，并输入所述渗控效果因子量值计算模块；
5、所述渗控效果因子量值计算模块，用于在所述非渗控措施参数的条件下，计算不同排水孔长度和排水孔控制面积条件下的衬砌外水荷载以及对应的渗控效果因子量值，并输入排水孔渗控因子拟合模块；
6、所述排水孔渗控因子拟合模块，用于建立以排水孔长度和排水孔控制面积为自变量，渗控效果因子为因变量的预测公式，并根据渗控效果因子量值计算模块的计算值进行拟合计算，得到与所述预测公式的拟合系数值；
7、所述排水孔设计反向确定模块，用于根据待进行排水孔设计隧洞衬砌的结构安全对衬砌外水荷载的要求，带入所述预测公式，以反向确定排水孔长度和排水孔控制面积。
8、优选地，所述非渗控措施参数选取模块确定的参数包括围岩渗透系数、外水总水头、围岩厚度、二衬厚度和二衬渗透系数。
9、优选地，所述二衬渗透系数的取值为0.1lu。
10、优选地，所述渗控效果因子量值计算模块中计算衬砌外水荷载的表达式为：
11、；
12、式中，p1和p2分别表示衬砌与围岩交界面和隧道轴线处的外水压力，kl和kr分别表示衬砌和围岩的渗透系数，r0、rini和rr分别表示衬砌后的圆形隧洞半径、毛洞半径和围岩半径。
13、优选地，所述渗控效果因子量值计算模块在进行计算时，排水孔长度包括0.5m、1m、2m和4m；排水孔控制面积包括4㎡、9㎡、16㎡和25㎡。
14、优选地，所述排水孔渗控因子拟合模块中的预测公式的表达式为：
15、；
16、式中，s表示渗控效果因子，x表示排水孔控制面积，y表示排水孔长度，a、b、c和d表示与所述非渗控措施参数相关的拟合系数。
17、优选地，所述排水孔渗控因子拟合模块计算预测公式的拟合系数值的方法包括以下步骤：根据步骤s2的计算结果，绘制渗控效果因子分布曲线，采用参数拟合的方法，得到所述非渗控措施参数相关的拟合系数值。
18、本专利技术还提供了一种隧洞排水孔量化设计终端，包括存储器和处理器；
19、所述存储器，用于存储计算机程序及隧洞排水孔量化设计系统；
20、所述处理器，用于执行所述计算机程序及隧洞排水孔量化设计系统，以实现上述系统中模块的功能。
21、本专利技术还提供了一种存储有计算机指令的计算机可读存储介质，所述计算机指令用于使处理器执行时实现上述系统中模块的功能。
22、本专利技术的有益效果至少包括：本专利技术通过对排水孔的渗控效果进行数值分析，拟定排水孔在不同设计参数，例如入岩深度、控制面积、孔径等，开展水工隧洞不同衬砌排水孔设计参数方案条件下的场计算，建立影响排水孔排水效果的主要参数与渗控效果因子的定量关系式，进而实现了可根据衬砌可承担的外水荷载量值，从而反向确定衬砌排水孔布置参数，给排水孔的定量设计提供了一个有力的设计依据。
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1.一种隧洞排水孔量化设计系统，其特征在于：包括非渗控措施参数选取模块、渗控效果因子量值计算模块、排水孔渗控因子拟合模块和排水孔设计反向确定模块；
2.根据权利要求1所述的一种隧洞排水孔量化设计系统，其特征在于：所述非渗控措施参数选取模块确定的参数包括围岩渗透系数、外水总水头、围岩厚度、二衬厚度和二衬渗透系数。
3.根据权利要求2所述的一种隧洞排水孔量化设计系统，其特征在于：所述二衬渗透系数的取值为0.1Lu。
4.根据权利要求1所述的一种隧洞排水孔量化设计系统，其特征在于：所述渗控效果因子量值计算模块中计算衬砌外水荷载的表达式为：
5.根据权利要求1所述的一种隧洞排水孔量化设计系统，其特征在于：所述渗控效果因子量值计算模块在进行计算时，排水孔长度包括0.5m、1m、2m和4m；排水孔控制面积包括4㎡、9㎡、16㎡和25㎡。
6.根据权利要求1所述的一种隧洞排水孔量化设计系统，其特征在于：所述排水孔渗控因子拟合模块计算预测公式的拟合系数值的方法包括以下步骤：根据步骤S2的计算结果，绘制渗控效果因子分布曲线，采用参数拟合的
7.一种隧洞排水孔量化设计终端，其特征在于：包括存储器和处理器；
8.一种存储有计算机指令的计算机可读存储介质，其特征在于：所述计算机指令用于使处理器执行时实现权利要求1至6任意一项所述系统中模块的功能。
...【技术特征摘要】
1.一种隧洞排水孔量化设计系统，其特征在于：包括非渗控措施参数选取模块、渗控效果因子量值计算模块、排水孔渗控因子拟合模块和排水孔设计反向确定模块；
2.根据权利要求1所述的一种隧洞排水孔量化设计系统，其特征在于：所述非渗控措施参数选取模块确定的参数包括围岩渗透系数、外水总水头、围岩厚度、二衬厚度和二衬渗透系数。
3.根据权利要求2所述的一种隧洞排水孔量化设计系统，其特征在于：所述二衬渗透系数的取值为0.1lu。
4.根据权利要求1所述的一种隧洞排水孔量化设计系统，其特征在于：所述渗控效果因子量值计算模块中计算衬砌外水荷载的表达式为：
5.根据权利要求1所述的一种隧洞排水孔量化设计系...
【专利技术属性】
技术研发人员：张雨霆，黄书岭，李玉婕，丁秀丽，周华敏，张练，付敬，王祥祥，涂千蛟，
申请(专利权)人：长江水利委员会长江科学院，
类型：发明
国别省市：
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