[发明专利]深埋非圆形隧道围岩塑性区计算方法、装置及终端设备

权利要求书

1.一种深埋非圆形隧道围岩塑性区计算方法，其特征在于，包括：

获取深埋非圆形隧道围岩的应力边界条件；

根据所述应力边界条件和各向同性围岩的应力函数通式，计算所述深埋非圆形隧道围岩在直角坐标系中的应力分量；

根据所述应力分量和D-P屈服准则，计算获得所述深埋非圆形隧道围岩塑性区的半径表达式。

2.如权利要求1所述的深埋非圆形隧道围岩塑性区计算方法，其特征在于，所述应力边界条件，包括：

所述深埋非圆形隧道围岩的竖向无穷远处和侧向无穷远处边界条件，以及所述深埋非圆形隧道的边界条件。

3.如权利要求2所述的深埋非圆形隧道围岩塑性区计算方法，其特征在于，在所述根据所述应力边界条件和各向同性围岩的应力函数通式，计算所述深埋非圆形隧道围岩在直角坐标系中的应力分量之前，还包括：

通过保角变换，将z平面上深埋非圆形隧道外域映射到ζ平面上以原点为圆心的单位圆外域，获得映射函数ω(ζ)：

其中，C_k和n为与所述深埋非圆形隧道的截面形状对应的系数，ρ为映射到ζ平面上的半径，θ为映射到ζ平面上的角度；

其中，将所述深埋非圆形隧道边界映射到所述单位圆的圆周，在单位圆边界上ρ＝1，ζ＝σ＝e^iθ。

4.如权利要求3所述的深埋非圆形隧道围岩塑性区计算方法，其特征在于，所述根据所述应力边界条件和各向同性围岩的应力函数通式，计算所述深埋非圆形隧道围岩在直角坐标系中的应力分量，包括：

根据所述映射函数，获得所述应力函数通式；

根据所述竖向无穷远处和侧向无穷远处边界条件，确定所述应力函数通式的系数；

根据所述深埋非圆形隧道的边界条件以及柯西积分解法，确定所述应力函数通式在所述单位圆外域的解析函数表达式；

根据确定所述系数和所述解析函数表达式后的应力函数通式，计算所述深埋非圆形隧道围岩在直角坐标系中的应力分量。

5.如权利要求1至4任一项所述的深埋非圆形隧道围岩塑性区计算方法，其特征在于，所述根据所述应力分量和D-P屈服准则，计算获得所述深埋非圆形隧道围岩塑性区的半径表达式，包括：

根据所述应力分量，获得应力第一不变量和应力偏张量第二不变量；

根据所述应力第一不变量、所述应力偏张量第二不变量和所述D-P屈服准则，计算获得所述深埋非圆形隧道围岩塑性区的半径表达式。

6.如权利要求5所述的深埋非圆形隧道围岩塑性区计算方法，其特征在于，所述根据所述应力分量，获得应力第一不变量和应力偏张量第二不变量，包括：

根据获得应力第一不变量和应力偏张量第二不变量；

其中，I₁为所述应力第一不变量，J₂为所述应力偏张量第二不变量，σ_x为所述应力分量中的第一应力分量，σ_y为所述应力分量中的第二应力分量，σ_z为所述应力分量中的第三应力分量，τ_xy为所述应力分量中的第四应力分量，τ_yz为所述应力分量中的第五应力分量，τ_xz为所述应力分量中的第六应力分量。

7.一种深埋非圆形隧道围岩塑性区计算装置，其特征在于，包括：

获取模块，用于获取深埋非圆形隧道围岩的应力边界条件；

第一计算模块，用于根据所述应力边界条件和各向同性围岩的应力函数通式，计算所述深埋非圆形隧道围岩在直角坐标系中的应力分量；

第二计算模块，用于根据所述应力分量和D-P屈服准则，计算获得所述深埋非圆形隧道围岩塑性区的半径表达式。