[发明专利]一种深埋隧道减震层优化设计方法、存储介质及设备

权利要求书

1.一种深埋隧道减震层优化设计方法，其特征在于，包括以下步骤：

根据隧道-减震层-地层三者相互作用的力学特性进行简化假定处理，构建隧道-减震层-地层的力学分析模型；

基于所述力学分析模型，考虑隧道-减震层界面无相对滑动和完全光滑两种边界条件下，计算在地震拟静力荷载下的深埋隧道衬砌内力和衬砌变形，获得最优减震层设计参数。

2.根据权利要求1所述的深埋隧道减震层优化设计方法，其特征在于，所述简化假定包括：

A、远场地震波长远大于结构直径，且隧道埋深足够深；

B、在平面应变条件下，地面、减震层和隧道衬砌为均匀的弹性各向同性体；

C、减震层-地层界面无相对滑动。

3.根据权利要求1所述的深埋隧道减震层优化设计方法，其特征在于，所述减震层设计参数包括减震层弹性模量、减震层泊松比和减震层区域厚度。

4.根据权利要求1所述的深埋隧道减震层优化设计方法，其特征在于，所述计算在地震拟静力荷载下的深埋隧道衬砌内力和衬砌变形具体包括以下步骤：

1)基于地层弹性模量、地层泊松比、衬砌弹性模量和衬砌泊松比，确定初始减震层设计参数；

2)将当前的减震层设计参数代入Airy应力函数系数表达式，进而获得对应的衬砌内力和衬砌变形；

3)判断所述衬砌内力和衬砌变形表示的减震效果是否达到设定要求，若是，则确定最优减震层设计参数，若否，则调整当前的减震层设计参数返回步骤2)，重新计算。

5.根据权利要求4所述的深埋隧道减震层优化设计方法，其特征在于，所述Airy应力函数系数表达式具体为：

式中，a₀、b₀、A₀、a₂、b₂、a′₂、b′₂、A′₂、B′₂是Airy应力函数系数，τ是等效地震远场剪应力，E₂是减震层弹性模量，ν₂是减震层泊松比，E₁是地层弹性模量，ν₁是地层泊松比，E_s是衬砌弹性模量，ν_s是衬砌泊松比，R₁是减震层区域内径，R₂是减震层区域外径，t_c是减震层厚度，r是极坐标系下极径，θ是极坐标系下极角，m_i、n_i是相对刚度系数，i＝1,2,3,4。

6.根据权利要求5所述的深埋隧道减震层优化设计方法，其特征在于，在隧道-减震层界面无相对滑动的边界条件下，所述相对刚度系数m_i、n_i由下式计算：

在隧道-减震层界面完全光滑的边界条件下，所述相对刚度系数m_i、n_i由下式计算：

式中，A_s和I_s分别是每延米长度衬砌截面积和截面惯性矩。

7.根据权利要求5所述的深埋隧道减震层优化设计方法，其特征在于，所述衬砌内力根据衬砌内力-应力关系得到，计算方式如下：

在隧道-减震层界面无相对滑动的边界条件下，衬砌内力如下：

在隧道-减震层界面完全光滑的边界条件下，衬砌内力如下：

式中，T、M分别是衬砌轴力和弯矩。