近水平软硬互层围岩隧道施工工艺优化方法

专利类型：发明专利 

语 言：中文 

申 请 号：CN201610827993.9 

申 请 日：20160918 

发 明 人：任松欧阳汛李振元姜德义陈结王亮 

申 请 人：重庆大学 

申请人地址：400030重庆市沙坪坝区正街174号 

公 开 日：20170125 

公 开 号：CN106354972A 

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：本发明提供一种近水平软硬互层围岩隧道施工工艺优化方法，包括步骤：前期参数化模型分析、生成分析文件、确定目标函数及优化自变量、执行优化分析和查看分析结果。本发明通过前期参数化模型分析针对近水平软硬互层隧道围岩的特点，对上下台阶法、全断面法和单侧壁导坑法三种施工工艺进行了数值模拟验证对比，得出单侧壁导坑法较其他两种方法对围岩扰动最小，但是会影响施工进度，在此基础上提出采用上下台阶法施工，使上下台阶法对围岩的扰动逼近单侧壁导坑法，迭代计算出在上下台阶法施工断面成型后围岩的拱顶沉降值uy等于单侧壁导坑法施工断面成型后围岩的拱顶沉降值u1的前提下，与拱顶沉降值uy相关参数L、t1、t2和s的最优结果。??全部 

主 权 项：近水平软硬互层围岩隧道施工工艺优化方法，其特征在于，所述优化方法包括：前期参数化模型分析：根据近水平软硬互层隧道围岩的特点，对上下台阶法、全断面法和单侧壁导坑法三种施工工艺进行数值模拟验证对比，得出三种施工方法各自的水平收敛值和拱顶下沉值；生成分析文件：先建立隧道开挖模型并求解，得出上下台阶法施工后水平收敛值和拱顶下沉值，再提取需要用到的优化参数拱顶下沉值，并用优化器中的lgwrite命令将当前信息保存为分析文件；确定目标函数及优化自变量：所述目标函数为事先设计确定，具体为Min??z＝|u_y??u₁|，式中，Min??z为优化得出的最优解，u_y为上下台阶法施工断面成型后围岩的拱顶沉降值，u₁为单侧壁导坑法施工断面成型后围岩的拱顶沉降值＝8.91毫米，所述优化自变量包括上台阶开挖长度参数L，上台阶开挖支护到下台阶开挖的时间间隔参数t₁以及二衬时间参数t₂，所述优化自变量设定的优化范围分别设为：10米<L<20米，5天<t₁<20天，20天<t₂<40天；迭代优化结果：采用零阶或一阶优化算法计算优化结果，并在获得最优结果或达到预设迭代次数时停止循环计算，且所述优化结果根据以下公式获得：z＝|u_y??u₁|＝a₀+a₁t₁+a₂t₂+a₃L+b₁t₁²+b₂t₂²+b₃L²+c₁₂t₁t₂+c₂₃t₂L+c₁₃t₁L式中，z为最优解，u_y为上下台阶法施工断面成型后围岩的拱顶沉降值，u₁为单侧壁导坑法施工断面成型后围岩的拱顶沉降值＝8.91毫米，a₀、a₁、a₂、a₃、b₁、b₂、b₃、c₁₂、c₂₃、c₁₃均为常数，L为上台阶开挖长度，t₁为上台阶开挖支护到下台阶开挖的时间间隔，t₂为二衬时间；执行优化分析：执行ANSYS软件中的命令opexe，ANSYS软件会根据所述分析文件生成优化循环文件，所述优化循环文件中记录有每次迭代计算后的优化结果；查看分析结果：从所述优化循环文件中查看当z＝0即u_y＝u₁＝8.91毫米时，对应的优化自变量参数L、t₁和t₂的值及日进尺量s＝L/t₁的值，即为所述近水平软硬互层围岩隧道施工工艺参数最优结果。 

关 键 词： 

法律状态：公开 

IPC专利分类号：G06F17/50(2006.01)I