[发明专利]一种基于破碎岩体节理模型确定隧道开挖进尺量的计算方法

权利要求书

1.一种基于破碎岩体节理模型确定隧道开挖进尺量的计算方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、使用图像识别方法和超前地质预报确定破碎岩体的节理信息，并依照节理信息和开挖进尺构建正交试验表，所述节理信息包括破碎岩体最大边缘、破碎岩体最小边缘、节理粘聚力以及节理摩擦角；

S2、根据破碎岩体的节理信息建立破碎岩体模型，通过三维离散单元法对建立破碎岩体模型配合不同开挖进尺进行计算，得到对应的隧道最终拱顶沉降和洞周收敛，并建立机器学习样本的集合，所述学习样本的属性包括节理信息、开挖进尺、拱顶沉降以及洞周收敛；

S3、利用机器学习算法对学习样本集合进行训练，建立学习样本之间的非线性映射关系的回归模型；

S4、通过布谷鸟智能优化算法对所述回归模型进行优化；

S5、对待开挖的地层区域进行取样获得破碎岩体节理信息，建立对应工程的破碎岩体工程节理分布计算表；

S6、根据工程经验建立循环开挖进尺计算表，根据所述破碎岩体工程节理分布计算表，随机抽取循环开挖进尺计算表中的开挖进尺值，通过所述回归模型计算得到对应的拱顶沉降和洞周收敛值；

S7、将拱顶沉降和洞周收敛值与工程中对拱顶沉降和洞周收敛的限定值进行比较，若小于限定值则进入S8，若大于限定值则执行S6；

S8、输出开挖进尺值作为当前的循环开挖进尺。

2.根据权利要求1所述的一种基于破碎岩体节理模型确定隧道开挖进尺量的计算方法，其特征在于，所述步骤2中根据破碎岩体的节理信息建立的破碎岩体模型包括以下步骤：

S21、根据破碎岩体最大边缘、破碎岩体最小边缘设置合适的离散点空间密度，随机形成离散点；

S22、以离散点为顶点，以破碎岩体最大边缘和最小边缘为三角形的最大边缘和最小边缘为边长的上下限值，在确保每个三角形中不包含独立离散点对情况下构建Delaunay三角，并形成空间三角网络，从破碎岩体模型原点开始以顺时针顺序以先近后远、先下后上的顺序分别对每个离散点和三角形进行编号；

S23、在三角网络中根据离散点编号依次找出以离散点为共同顶点的所有三角形，并计算得到每个三角形的外接圆圆心；

S24、根据离散点编号顺序依次将以该离散点为共同顶点的相邻三角形的外接圆圆心连接，得到空间泰森多边形；

S25、删除空间三角网络并删除所有空间离散点；

S26、设置空间泰森多边形的本构为摩尔库伦本构，将得到的节理粘聚力以及节理摩擦角以及相关岩石基本力学参数导入模型中，形成可使用三维离散单元法计算的破碎岩体模型。