[发明专利]基于通风数值模拟的地下洞室群施工进度仿真优化方法

权利要求书

1.基于通风数值模拟的地下洞室群施工进度仿真优化方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)将通风数值模拟和地下洞室群施工进度仿真结合，建立基于通风数值模拟的地下洞室群施工进度仿真优化数学模型；所述地下洞室群施工进度仿真优化数学模型包括5部分，具体如下：

①建立了基于通风数值模拟的地下洞室群施工进度仿真优化方法的数学模型集合M，包括：地下洞室群施工通风两相流混合模拟数学模型M_VENT和地下洞室群施工进度仿真模型M_SIM；

②提出了地下洞室群施工通风两相流混合数值模拟方法，建立了三维非稳态紊流数学模型集合M_VENT，包括：欧拉-欧拉两相流模型M_EE和大涡-拉格朗日两相流模型M_LL；

③建立了地下洞室群施工进度仿真模型集合M_SIM，包括：关键路径法网络模型C_CPM和循环网络技术模型M_CYC；

④定义了数学模型集合M中各个子模型的参数集合，包括参数集P_VENT的输入参数，包括：几何参数I_G、边界条件I_BO、初始条件I_I、通风布置参数I_A；输出参数，包括污染物浓度O_C、风速O_V、通风时间O_TIME；参数集P_SIM的输入参数，包括循环进尺I_L，爆破参数I_B，渣车参数I_Z，通风参数I_VENT；输出参数，包括总工期O_D，完工概率O_P，关键路线O_KP；

⑤以数值模拟得出的通风时间参数O_TIME为基础，进行地下洞室群施工进度仿真优化分析，定义函数f，示通风时间参数O_TIME与仿真通风参数I_VENT之间的逻辑关系；

(2)提出地下洞室群施工通风两相流混合模拟理论方法；

(3)建立地下洞室群施工通风数值模拟参数库；

(4)建立地下洞室群施工通风三维精细物理模型并划分网格；

(5)实现不同开挖进度下地下洞室群施工通风两相流混合模拟；

(6)结合通风数值模拟结果进行地下洞室群施工全过程仿真优化分析；全过程仿真优化分析步骤为：

①设立地下洞室群施工全过程仿真钟：由于采用了两个层次的模型进行建模，因此在仿真过程中相应地设置两个“仿真钟”，分别为“全程仿真钟”和“本地仿真钟”；

②建立地下洞室群施工仿真模型：包括以下步骤：

首先，确定通风、钻孔和运渣地下洞室群施工参数的取值信息，输入各自的仿真模块参数库；

其次，用通过通风数值模拟得出的随开挖进度变化的通风时间参数代替原有的经验通风参数，更新通风参数库，形成优化通风模块；

再次，依据施工组织设计，确定各工序施工方式，调用通风模块、钻孔模块和运渣模块，建立不同施工方式下的循环网络技术模型；

最后，将循环网络技术模型的计算结果输入关键路径法网络模型，建立地下洞施工仿真关键路径法层模型，并最终形成优化的整体仿真模型；

③计算仿真有效时间；

④分析仿真进度计划；

⑤输出仿真优化结果。

2.根据权利要求1所述基于通风数值模拟的地下洞室群施工进度仿真优化方法，其特征在于，步骤(2)包括以下步骤：针对地下洞室群施工通风特点和洞室立体交叉分布情况，建立施工通风三维非稳态两相流混合数学模型，包括欧拉-欧拉两相流模型和大涡-拉格朗日两相流模型；通过欧拉-欧拉两相流模型分析风流场分布和洞室群内粉尘浓度随时间、空间运移机制；通过大涡-拉格朗日两相流模型分析风流场瞬态信息和尘粒在大涡结构中的运动规律及弥散特性；根据实际情况确定进口、出口、壁面和颗粒碰撞的边界条件和控制方程求解方法。