一种隧道开挖全过程模拟方法

专利类型：发明专利

语言：中文

申请号：CN201510600424.6

申请日：20150918

发明人：任松姜德义吴建勋陈结邓高岭李振元欧阳讯蒲文明崔遥

申请人：重庆大学

申请人地址：400030 重庆市沙坪坝区沙正街174号

公开日：20171226

公开号：CN105069269B

代理人：穆祥维

代理机构：重庆信航知识产权代理有限公司 50218

摘　　要：本发明公开了一种隧道开挖全过程模拟方法，其特征在于视隧道施工中的围岩体为一种与时间相关的结构体，因此可采用模拟蠕变的方法，模拟不同施工阶段下的围岩的动态变化，进而达到模拟整个隧道开挖过程的目的。步骤如下：1）通过岩石蠕变试验获得围岩蠕变规律；2）基于蠕变试验结果拟合出蠕变方程参数；3）把蠕变方程嵌入有限元软件中，通过设置控制时间长短，模拟隧道开挖全过程。

主权项：一种隧道开挖全过程模拟方法，其特征在于，视围岩体为一种与时间相关的结构体，采用蠕变方程，模拟不同施工阶段下围岩动态变化，进而达到模拟隧道开挖全过程的目的；该方法具体包括如下步骤：1)岩石蠕变试验：对所要模拟的隧道围岩取芯，加工成直径50mm长100mm的圆柱型试件，进行传统的单轴蠕变试验，获得不同轴向应力状态下，试件蠕变应变随时间变化规律；2)对蠕变结果进行拟合，获得蠕变方程参数，蠕变方程如下： $ϵ_{c r} = \frac{c_{1} σ^{c_{2}} t^{c_{3} + 1} e^{- \frac{c_{4}}{T}}}{c_{3} + 1} + c_{5} σ^{c_{6}} {te}^{- \frac{c_{7}}{T}}$ 其中，ε_cr为岩石等效蠕变应变，t为时间，σ为岩石等效应力，e为自然常数，T为温度，c₁～c₇为通过实验拟合得到的岩石参数；当不考虑温度效应时参数c₄和c₇为零，该方程能够模拟蠕变初始阶段和二期蠕变阶段；3)把蠕变方程嵌入ANSYS有限元软件中，设置控制时间长短，模拟隧道开挖全过程：3.1)建立隧道开挖模型，并划分网格；模型中要包括初期支护和二衬；3.2)围岩材料通过tb,creep命令，赋予通过实验拟合得到的岩石参数；3.3)模拟地应力：施加初始地应力，通过time命令，时间设为1e?8；此处时间很小，是为了忽略蠕变效应对地应力的影响；3.4)模拟开挖到初期支护完成前：杀死开挖单元，但不激活初期支护，通过time命令，时间设为t1，t1为实际施工中该阶段所用消耗的时间；3.5)模拟初期支护到二衬完成前：激活初期支护，通过time命令，时间设为t2，t2?t1为实际施工中该阶段所消耗的时间为；3.6)模拟隧道运营期：激活二衬，通过time命令，时间设为t3，t3?t2为隧道的运营时间。

关键词：

法律状态：公开

IPC专利分类号：G06F17/50