【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及隧道工程,特别涉及一种上跨既有高铁隧道爆破安全计算方法、设备及存储介质。
技术介绍
1、随着高铁建设的迅速发展，隧道上跨既有高铁隧道的爆破施工现象在交通工程中变得频繁出现。隧道上跨既有高铁掘进爆破安全判据的研究也得到了一定的关注。在爆破震动控制技术方面，s.p.singh等通过改进爆破技术和引入新的材料，提高了爆破施工的安全性和效果。mahendra gadge等采用了先进的监测系统和振动控制技术，对爆破振动进行了有效控制。在结构损伤评估技术方面，hamdia等采用了先进的结构损伤评估技术，包括激光扫描、声发射监测等，对新建隧道爆破施工后周边既有隧道结构损伤进行了准确的评估。
2、炸药在岩土体中发生爆破作用，整个爆破过程中会发生岩体破碎、开裂、块体爆堆形成现象，爆后在药包上方会出现漏斗状炸坑，而现有研究都是根据有限元既定的模型进行研究，忽视了岩石破碎是一个离散化的过程，而为了研究新建隧道对既有隧道的影响，很多学者采用理论公式进行预测，但是这种方法在理论推导过程中需要很浓厚的理论基础，并不适合推广。
3、因此需要一种更为简单、易实现的上跨既有高铁隧道爆破安全计算方法，能够克服以上不足，得到的数据也更加符合实际情况，结果也更加准确可靠。
技术实现思路
1、针对现有技术的不足，本专利技术要解决的技术问题是，针对现有技术存在的上述不足，提供一种上跨既有高铁隧道爆破安全计算方法、设备及存储介质。
2、为了实现上述目的，本专利技术提出的一种上跨
3、隧道现场振动测试阶段包括以下步骤：
4、s1.结合现场实际工程地质情况，对现场的隧道尺寸以及围岩材料的物理力学参数进行采样测试，并获得与数值模拟1比1的建模参数，并采用高精尖的仪器测量现场爆破产生的振动波；
5、s2.所述的现场实际地质情况，采用采样法原理，将现场是围岩试块采集，并在实验室内采用常规室内试验进行研究，得到常规物理模型参数；
6、s3.所述的现场隧道尺寸是采用全站仪对隧道大小尺寸进行测量统计；
7、s4.所述现场爆破振动波测试是采用tc4850对隧道内的爆破产生的体波进行测量；
8、所述上跨既有高铁隧道模型建模阶段包括以下步骤：
9、s5.将隧道现场振动波阶段测量得到的实际隧道尺寸，建立与实际物理情况相同系统的概念图，并采用试错法进行比对，构建并运行离散元模型；
10、s6.所述数值模型中的颗粒是离散元软件pfc3d的颗粒，其直径服从高斯分布，并借助颗粒流方法构造隧道模型，进而标定细观力学参数；
11、s7.对模型施加对建立起的模型进行应力初始化，获得隧道模型在没有爆破前的静力平衡状态；
12、s8.确定爆破炸点颗粒膨胀加载方法，开展隧道岩体爆破动力模拟；
13、s9.通过fish语言程序来监测应力(法向、剪切)、位移(水平)等变量的变化历程,并根据预先设置好的围岩损伤条件，研究新建隧道爆破过程中对既有隧道的影响。
14、优先地，步骤s5中，所述的将隧道现场振动波阶段测量得到的实际隧道尺寸，建立与实际物理情况相同系统的概念图，只是采用相同的模型尺寸，按照圣维南原理进行确定隧道爆破影响范围。
15、优先地，步骤s5中，所述的采用试错法进行比对，构建并运行离散元模型，主要采用正交试验的原理，将离散元模型需要做模拟的所有参数进行正交对比，并将每一种组合方案得到的结果与现场实测数据进行对比，不断试错，最终得到高铁隧道爆破模拟数据与实测数据相差不大，即得到最终数值模拟参数。
16、优先地，步骤s6中，所述颗粒的生成方法的命令代码有distribute和generate。
17、优先地，步骤s7中，所述的对模型施加对建立起的模型进行应力初始化，由fish函数定义的get_gain和servo命令对球体和墙体进行伺服控制。
18、优先地，步骤s8中，所述爆破炸点颗粒膨胀加载方法，是将爆破应力波以球面形式传播，其简化为上升、下降时间相等的半正弦波，其表达式为
19、
20、式中，a为炮孔内的压力峰值，at为半正弦波的作用时间，t为持续时间，p(t)为气体压力；
21、一般常规爆破作用时间小于10ms，此处取at-10ms；因此，只要给炮孔壁施加与爆炸荷载相应的爆炸应力波，就可以模拟爆炸作用。耦合装药时，药室壁受到的冲击压力p2为:
22、
23、式中，ρ0为炸药的密度；ρr0为岩石的密度；cp为岩体中纵波波速；d＝4*q^(1/2)，q为炸药的爆热；pc为爆轰波阵面的压力，pc＝ρ0d2/4。
24、优先地，步骤s9中，所述通过fish语言程序来监测应力(法向、剪切)、位移(水平)等变量的变化历程，包括采用测量圆计算应变法和配位数检测。
25、优先地，步骤s9中，所述的预先设置好的围岩损伤条件，为将隧道岩石的开裂条件和抗压条件进行提前预设，并与离散元进行对应，当监控数据中的裂隙或者应力过多或者过大时即可采用该方法认定为隧道开裂，隧道收到了损伤。
26、此外，为了实现上述目的，本专利技术还提供了一种上跨既有高铁隧道爆破安全计算时可以执行上跨既有高铁隧道爆破安全数值模拟计算，并能够对大模型多颗粒的离散元软件进行安全高效运行。
27、此外，为了实现上述目的，本专利技术还提供了一种上跨既有高铁隧道爆破安全计算存储介质，其特征在于，所述的权利要求1至权利要求8上跨既有高铁隧道爆破安全计算在权利要求9所述的计算设备中被执行时的存在介质，并涵盖权利要求1至权利要求9的所有步骤。
28、本专利技术基于其技术方案所具有的有益效果在于：
29、1、本专利技术能在离散元软件pfc3d中使用爆破炸点颗粒膨胀加载方法方法求解得到准确的爆破应力波传播规律和对临近隧道的损伤效应。
30、2、本专利技术提供一种简单可行的隧道爆破爆破开挖模拟方法,得到的隧道围岩在隧道建设施工过程中的应力应变更加准确，得到的隧道安全判据更加准确更具研究价值和参考意义。
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1.一种上跨既有高铁隧道爆破安全计算方法，其特征在于：包括隧道现场振动波监测阶段和上跨既有高铁隧道模型建模阶段；
2.根据权利要求1所述的一种上跨既有高铁隧道爆破安全计算方法，其特征在于，步骤S5中，所述的将隧道现场振动波阶段测量得到的实际隧道尺寸，建立与实际物理情况相同系统的概念图，只是采用相同的模型尺寸，按照圣维南原理进行确定隧道爆破影响范围。
3.根据权利要求1所述的一种上跨既有高铁隧道爆破安全计算方法，其特征在于，步骤S5中，所述的采用试错法进行比对，构建并运行离散元模型，主要采用正交试验的原理，将离散元模型需要做模拟的所有参数进行正交对比，并将每一种组合方案得到的结果与现场实测数据进行对比，不断试错，最终得到高铁隧道爆破模拟数据与实测数据相差不大，即得到最终数值模拟参数。
4.根据权利要求1所述的一种上跨既有高铁隧道爆破安全计算方法，其特征在于，步骤S6中，所述颗粒的生成方法的命令代码有DISTRIBUTE和GENERATE。
5.根据权利要求1所述的一种上跨既有高铁隧道爆破安全计算方法，其特征在于，步骤S7中，所述的对模
6.根据权利要求1所述的一种上跨既有高铁隧道爆破安全计算方法，其特征在于，步骤S8中，所述爆破炸点颗粒膨胀加载方法，是将爆破应力波以球面形式传播，其简化为上升、下降时间相等的半正弦波，其表达式为
7.根据权利要求1所述的一种上跨既有高铁隧道爆破安全计算方法，其特征在于，步骤S9中，所述通过Fish语言程序来监测应力(法向、剪切)、位移(水平)等变量的变化历程，包括采用测量圆计算应变法和配位数检测。
8.根据权利要求1所述的一种上跨既有高铁隧道爆破安全计算方法，其特征在于，步骤S9中，所述的预先设置好的围岩损伤条件，为将隧道岩石的开裂条件和抗压条件进行提前预设，并与离散元进行对应，当监控数据中的裂隙或者应力过多或者过大时即可采用该方法认定为隧道开裂，隧道收到了损伤。
9.一种上跨既有高铁隧道爆破安全计算设备，其特征在于，所述的上跨既有高铁隧道爆破安全计算时可以执行上跨既有高铁隧道爆破安全数值模拟计算，并能够对大模型多颗粒的离散元软件进行安全高效运行。
10.一种上跨既有高铁隧道爆破安全计算存储介质，其特征在于，所述的权利要求1至权利要求8上跨既有高铁隧道爆破安全计算在权利要求9所述的计算设备中被执行时的存在介质，并涵盖权利要求1至权利要求9的所有步骤。
...【技术特征摘要】
1.一种上跨既有高铁隧道爆破安全计算方法，其特征在于：包括隧道现场振动波监测阶段和上跨既有高铁隧道模型建模阶段；
2.根据权利要求1所述的一种上跨既有高铁隧道爆破安全计算方法，其特征在于，步骤s5中，所述的将隧道现场振动波阶段测量得到的实际隧道尺寸，建立与实际物理情况相同系统的概念图，只是采用相同的模型尺寸，按照圣维南原理进行确定隧道爆破影响范围。
3.根据权利要求1所述的一种上跨既有高铁隧道爆破安全计算方法，其特征在于，步骤s5中，所述的采用试错法进行比对，构建并运行离散元模型，主要采用正交试验的原理，将离散元模型需要做模拟的所有参数进行正交对比，并将每一种组合方案得到的结果与现场实测数据进行对比，不断试错，最终得到高铁隧道爆破模拟数据与实测数据相差不大，即得到最终数值模拟参数。
4.根据权利要求1所述的一种上跨既有高铁隧道爆破安全计算方法，其特征在于，步骤s6中，所述颗粒的生成方法的命令代码有distribute和generate。
5.根据权利要求1所述的一种上跨既有高铁隧道爆破安全计算方法，其特征在于，步骤s7中，所述的对模型施加对建立起的模型进行应力初始化，由fish函数定义的get_gain和servo命令对球体和墙体进行伺服控制。
<...【专利技术属性】
技术研发人员：李川，吴廷尧，王殿永，曾银勇，曹海清，向进，刘曜玮，火鹏，任学广，古佩胜，呙佳，
申请(专利权)人：中国建筑第六工程局有限公司，
类型：发明
国别省市：
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