[发明专利]基于分区等效灌浆压力向量的灌浆压力模拟方法及装置

说明书

本发明公开了一种基于分区等效灌浆压力向量的灌浆压力模拟方法及装置。其中，该方法包括：根据灌浆段所在高程及灌浆孔的倾斜角度划分多个灌浆区域；根据所述灌浆区域的岩性和灌浆施工布置条件设置所述灌浆区域的敏感系数；根据所述灌浆区域以及所述灌浆区域的敏感系数，建立分区等效灌浆压力向量模型，其中，分区等效灌浆压力向量的表达式为：所述分区等效灌浆压力向量模型用于模拟灌浆压力在裂隙网络中的复杂分布。本发明解决了无法通过数值方法真实模拟实际灌浆压力指导工程施工的技术问题。

技术领域

本发明涉及灌浆施工领域，具体而言，涉及一种一种基于分区等效灌浆压力向量的灌浆压力模拟方法及装置。

背景技术

灌浆施工过程具有很强的隐蔽性、复杂性和不确定性，其施工的质量和效果决定了工程的成败。灌浆压力是灌浆能量的主要来源，是控制和提高灌浆质量的一个重要因素。通过数值模拟的方法进行施工现场实际灌浆压力的模拟，进而指导施工现场灌浆压力的选择和灌浆布置具有重要意义。然而目前没有一种能较真实的模拟实际灌浆压力的方法，导致数值模拟的结果对于工程的指导意义大大降低。

常规技术中存在的技术问题主要如下：(1)以往的灌浆压力模拟方法很少考虑不同灌浆孔的灌浆段所在的不同高程，往往近似取一个相同的高程；(2)以往的灌浆压力模拟方法很少考虑灌浆孔的倾斜角度，通常近似认为灌浆孔均垂直于灌浆表面；(3)以往的灌浆压力模拟方法很少考虑灌浆施工的顺序，即Ⅰ，Ⅱ和Ⅲ序灌浆孔以及同序灌浆孔的灌浆顺序；(4)以往的灌浆压力模拟方法很难考虑灌浆区域的具体地质条件。

针对上述的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

本发明实施例提供了一种基于分区等效灌浆压力向量的灌浆压力模拟方法及装置，以至少解决无法通过数值方法真实模拟实际灌浆压力指导工程施工的技术问题。

根据本发明实施例的一个方面，提供了一种基于分区等效灌浆压力向量的灌浆压力模拟方法，包括：根据灌浆段所在高程及灌浆管倾斜角度划分多个灌浆区域；根据所述灌浆区域的岩性和灌浆施工布置条件设置所述灌浆区域的敏感系数；根据所述灌浆区域以及所述灌浆区域的敏感系数，建立分区等效灌浆压力向量模型，其中，分区等效灌浆压力向量的表达式为：其中，N为所述多个灌浆分区的数量，i为所述多个灌浆区域中的第i个灌浆区域；S_ic为第i个灌浆区域的敏感系数；S_i1，S_i2和S_i3表示第i个灌浆区域的Ⅰ，Ⅱ和Ⅲ序灌浆孔的面积；n_i1，n_i2和n_i3表示第i个灌浆区域的Ⅰ，Ⅱ和Ⅲ序灌浆孔的数目；P_i1，P_i2和P_i3表示第i个灌浆区域的Ⅰ，Ⅱ和Ⅲ序灌浆孔的灌浆压力；r_ij为第i个灌浆区域中第j序灌浆孔的灌浆影响半径；z为竖直向上的单位向量；F_i为灌浆过程产生的对灌浆区域以上基岩或坝体具有抬升作用的等效灌浆压力向量，所述分区等效灌浆压力向量模型用于模拟灌浆压力在裂隙网络中的复杂分布。

进一步地，根据所述灌浆区域以及所述灌浆区域的敏感系数，建立分区等效灌浆压力向量模型之后，所述方法还包括：获取所述灌浆区域的边界条件和材料参数；根据所述边界条件、所述材料参数以及所述分区等效灌浆压力向量F_i，通过数值模拟方法计算得到灌浆抬动位移ΔH_z′(X)，其中，X为所述灌浆区域的第X个监测点；建立反演优化目标函数G＝∑r²(X)＝∑(ΔH_z(X)-ΔH_z′(X))²，其中，ΔH_z(X)为实际灌浆抬动位移；调整所述灌浆区域的敏感系数S_ic和所述灌浆区域的分区，以使所述反演优化目标函数G的值达到预设范围；当所述反演优化目标函数G达到所述预设范围时，，根据调后的灌浆区域的敏感系数和灌浆区域计算分区等效灌浆压力向量F_i。