[发明专利]一种基于隧道场解重构理论的隧道围岩支护方法及系统

权利要求书

1.一种基于隧道场解重构理论的隧道围岩支护方法，其特征在于，所述基于隧道场解重构理论的隧道围岩支护方法包括以下步骤：

步骤一，隧道场的建立：将隧道考虑为岩土体的一部分，弱化荷载与围岩的概念，提出基于地质域的隧道场概念；

步骤二，隧道场的解构：分别进行土体性能劣化，土体应力调整，能量转化；

步骤三，隧道场的重构：进行隧道场的重构，包括主动支护、确定隧道场岩土体的储能量变化以及能量平衡；

其中：

(1)主动支护：

将隧道场的二维应力场重构为三维应力场；

对隧道场岩土体进行改良，强化其物理力学性能；

(2)隧道场岩土体的储能量变化

根据岩土力学相关理论，隧道场中岩土体总能量为U_e，根据岩土体单元所处应力环境得到如下公式：

(3)能量平衡：

隧道场解重构引起的能量变化，包括：

1)岩土体内部耗能U_d，这部分能量是不可逆的；

2)隧道场中岩土体变形能，在支护体的协同作用下，一部分由支护体吸收消化：

3)一部分由隧道场中的岩土体储存U′_e：

4)根据能量平衡原理：

U_e＝U_d+U_支护体+U′_e。

2.如权利要求1所述的基于隧道场解重构理论的隧道围岩支护方法，其特征在于，步骤一中，所述隧道场为：把隧道周边一定范围内岩土体和应力环境变化叠加的区域。

3.如权利要求1所述的基于隧道场解重构理论的隧道围岩支护方法，其特征在于，步骤二中，所述隧道场的解构，包括：

(1)隧道场岩土体的劣化：

对隧道场岩土体认知的不确定性，开挖后无论是应力状态，还是场内的岩土体性能，均发生变化；且不同的开挖方法，这一变化又存在变异性；

(2)隧道场的应力调整；

(3)隧道场的储能能力变化：

隧道场的解构使得围岩产生变形，围岩变形前后存在能量的积聚及释放现象；隧道场从三维应力状态过渡到二维应力状态，造成隧道场岩土体形变能大量的释放。

4.如权利要求1所述的基于隧道场解重构理论的隧道围岩支护方法，其特征在于，步骤三中，所述隧道场的重构，包括：

(1)内耗能：不可逆，自然释放；

(2)岩体存储能：隧道场解构后，根据岩土体的性能情况，一部分能量继续储存在岩土体内，剩余的全部要释放出去，即转化为形变能或者被支护体吸收；

(3)确保支护体系能吸收多余的能量且稳定。

5.一种应用如权利要求1～4任意一项所述的基于隧道场解重构理论的隧道围岩支护方法的基于隧道场解重构理论的隧道围岩支护系统，其特征在于，所述基于隧道场解重构理论的隧道围岩支护系统包括：

隧道场建立模块，用于将隧道考虑为岩土体的一部分，弱化荷载与围岩的概念，进而提出基于地质域的隧道场概念；

隧道场解构模块，用于分别进行土体性能劣化，土体应力调整，能量转化；

隧道场重构模块，用于进行隧道场的重构，包括主动支护、确定隧道场岩土体的储能量变化以及能量平衡。

6.一种计算机可读存储介质，储存有指令，当所述指令在计算机上运行时，使得计算机应用如权利要求1～4任意一项所述的基于隧道场解重构理论的隧道围岩支护方法。

7.一种信息数据处理终端，其特征在于，所述信息数据处理终端用于实现如权利要求1～4任意一项所述的基于隧道场解重构理论的隧道围岩支护方法。