[发明专利]隧道衬砌监测范围计算方法、装置、设备及可读存储介质

说明书

本发明提供了隧道衬砌监测范围计算方法、装置、设备及可读存储介质，涉及隧道衬砌分析技术领域，包括获取断层破裂带、围岩和衬砌材料特性参数、实际勘察数据；通过建立三维有限元走滑断层隧道模型，得到隧道衬砌塑性区随着断层破裂带倾角变化的范围变化值和隧道衬砌的塑性区随着断层错动量变化的范围变化值，进而建立隧道衬砌塑性区范围计算函数，使得在实际运用中只需将工程勘察的断层破裂带倾角角度和断层错动量带入求得的计算函数中，即可得到隧道衬砌的塑性区范围并在本方法中得到的衬砌塑性区发展范围内安装监控设备能有效提升人力物力财力的使用效率。

技术领域

本发明涉及隧道衬砌分析技术领域，具体而言，涉及隧道衬砌监测范围计算方法、装置、设备及可读存储介质。

背景技术

地下结构受到周围土体的约束相较于地面建筑有更好的抗震效果，然而当隧道位于近场区域甚至穿越断层破裂带时，断层错动将对隧道产生巨大的破坏，因此在修建隧道及其他地下构筑物时应尽量避免穿越断层破裂带，但随着我国交通运输发展隧道建设将不可避免地穿越断层破裂带。对于穿越断层破裂带区域的隧道，一旦断层发生错动会对隧道衬砌产生巨大的影响。但是现有技术中并没有可以有效估计隧道衬砌塑性区范围的方法，因此只能在整个隧道中或者没有重点布置监测点，造成大量浪费人力物力财力。

发明内容

本发明的目的在于提供一种隧道衬砌监测范围计算方法、装置、设备及可读存储介质，以改善上述问题。为了实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：

第一方面，本申请提供了一种隧道衬砌监测范围计算方法，包括：获取第一信息，所述第一信息包括断层破裂带材料特性参数、围岩材料特性参数和衬砌材料特性参数；获取第二信息，所述第二信息包括勘察数据，所述勘察数据包括断层破裂带倾角角度和断层错动量；根据第一信息建立三维有限元走滑断层隧道模型，求解所述三维有限元走滑断层隧道模型得到第三信息，所述第三信息包括隧道衬砌塑性区随着断层破裂带倾角变化的范围变化值和隧道衬砌塑性区随着断层错动量变化的范围变化值；根据所述第三信息建立隧道衬砌塑性区范围计算函数，将所述第二信息作为所述隧道衬砌塑性区范围计算函数的输入信息，求解所述隧道衬砌塑性区范围计算函数得到第四信息，所述第四信息包括隧道衬砌塑性区的发展长度。

进一步地，所述根据第一信息建立三维有限元走滑断层隧道模型，求解所述三维有限元走滑断层隧道模型得到第三信息,包括，调用ABAQUS/CAE并根据第一信息绘制围岩断层计算模型；对所述围岩断层计算模型进行地应力平衡得到第一地应力预定义场；调用ABAQUS/CAE，根据第一信息在所述围岩断层计算模型的基础上绘制衬砌计算模型得到三维计算模型；根据第一地应力预定义场，对所述三维计算模型进行地应力平衡得到第二地应力预定义场；根据第二地应力预定义场，对所述三维计算模型设置断层错动位移，并求解三维计算模型得到第三信息。

进一步地，所述对所述围岩断层计算模型进行地应力平衡得到第一地应力预定义场，包括设置所述围岩断层计算模型的上下盘计算模型与所述围岩断层计算模型的断裂带计算模型的连接方式为绑定接触；对所述围岩断层计算模型的各个面均设置法向位移约束，并施加重力模拟；对所述围岩断层计算模型进行模型网格划分；采用静力通用分析步对所述围岩断层计算模型进行计算，得到第一地应力预定义场。

进一步地，所述根据第一地应力预定义场，对所述三维计算模型进行地应力平衡得到第二地应力预定义场，包括设置所述围岩断层计算模型的上下盘计算模型与所述围岩断层计算模型的断裂带计算模型的连接方式为绑定接触；设置所述衬砌计算模型为自接触；对所述围岩断层计算模型所有的面均设置法向位移约束，对所述衬砌计算模型的边界设置三向约束，对所述三维计算模型施加重力和第一地应力预定义场；对所述三维计算模型进行模型网格划分；采用静力通用分析步对所述三维计算模型进行计算第二地应力预定义场。