[发明专利]软岩大变形失稳条件下松动区及塑性区快速识别的方法

权利要求书

1.软岩大变形失稳条件下松动区及塑性区快速识别的方法，用于隧道地下工程发生软岩大变形失稳时围岩松动区及塑性区的快速识别；其特征在于：

步骤S1：在FLAC 3D软件中，建立数值模拟模型；

所述步骤S1具体包括以下施工步骤：

步骤S11：在FLAC 3D软件中，建立坐标系，拟定开挖廓线为双线马蹄形，以开挖方向为+Y轴,竖直向上为+Z轴，开挖方向的拟定右方为+X轴；开挖洞口投影到X轴和Z轴所在的平面上形成开挖轮廓；

步骤S12：设置X=30m、Y=50m、Z=50m，将开挖轮廓区域划分为23100个单元和24684个节点；

步骤S13：以模型底面为z方向位移约束边界，两侧为x方向位移约束边界；顶面为自重应力边界，建立模型；材料本构模型采用摩尔-库仑模型，并采用FLAC 3D大变形模式进行计算；

步骤S2：计算参数级工况的选取；采用《公路隧道设计手册》中推荐的围岩物理力学参数，并进行工况选取；所述工况选取包括埋深为100m且围岩级别为V1级的工况1、埋深为100m且围岩级别为V2级的工况2、埋深为500m且围岩级别为V1级的工况3以及埋深为1000m且围岩级别为IV级的工况4；

步骤S3：确定位移监测点；所述位移监测点设置在同一断面的拱顶围岩、拱腰围岩、边墙围岩、拱脚围岩及拱底；具体是指：所述开挖轮廓由几何对称的左轮廓和右轮廓组成，所述监测点的数量为25个，包括设置在右轮廓同一断面上且不同深度的五个拱顶监测点、五个拱腰监测点、五个边墙监测点、五个拱脚监测点以及五个拱底监测点；

步骤S4：对围岩大变形演变特征进行计算和分析；所述步骤S4中的计算结果，具体是指，采集在距离掌子面大于1倍洞径处断面的围岩变形数据；对工况1-工况4进行计算分析，得出工况1-工况4的计算结果；

步骤S5：根据步骤S3确定的位移监测点，通过FLAC 3D软件计算得到监测点的位移量，并将位移量与相对应的洞周位移关系采用关系曲线进行表示；

步骤S6：根据步骤S5所得的曲线，判断围岩松动区、塑性区和未扰动围岩的范围；

步骤S7：通过数值模拟计算得到大变形失稳条件下隧道轮廓不同部位洞周位移与深部围岩位移之间的关系曲线，根据关系曲线的曲率变化将曲线划分为陡降段、缓降段和稳定段，以此来判断围岩松动区、塑性区和未扰动围岩的范围。

2.根据权利要求1所述软岩大变形失稳条件下松动区及塑性区快速识别的方法，其特征在于：所述五个拱顶监测点、五个拱腰监测点、五个边墙监测点、五个拱脚监测点、五个拱底监测点中各个监测点均为以隧道轮廓边缘为起点并沿各自法线方向距轮廓线边缘为0m、2m、5m、10m、20m分布。