[发明专利]复合式衬砌计算模型构建方法、装置及终端设备

说明书

本发明实施例涉及复合式衬砌技术领域，提供了一种复合式衬砌计算模型构建方法、装置及终端设备。上述复合式衬砌计算模型构建方法，包括：获取隧道基础参数，并根据隧道基础参数，计算复合式衬砌中初期支护承担的围岩压力；获取初期支护的厚度和刚度以及二次衬砌的厚度和刚度，根据初期支护的厚度和刚度与二次衬砌的厚度和刚度计算初期支护与二次衬砌间的弹性链杆刚度；获取围岩与初期支护间的弹性抗力系数；基于围岩压力、弹性链杆刚度和弹性抗力系数，构建隧道复合式衬砌计算模型。建立了更为合理的复合式衬砌计算模型，通过模型可同时得到隧道复合式衬砌初支和二衬的轴力、弯矩以及安全系数，计算方法简便高效，计算结果准确。

技术领域

本发明涉及复合式衬砌技术领域，具体涉及一种复合式衬砌计算模型构建方法、装置及终端设备。

背景技术

复合式衬砌传统计算模型往往忽略初期支护的内力计算和安全性检验，仅计算二次衬砌的内力和安全性，但计算时二次衬砌所承担的围岩压力只是根据围岩级别将其折减后进行经验确定。这种传统计算模型下，未考虑初期支护带来的影响，围岩压力的增加对衬砌内力分布形式影响较小，内力值与围岩压力基本成等比例变化，计算模型与实际情况的偏差较大，利用该传统模型计算出的复合式衬砌内力和安全系数值也并不可信。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供了一种复合式衬砌计算模型构建方法、装置及终端设备，构建了一种考虑初期支护影响的复合式衬砌计算模型，提升了复合式衬砌内力和安全系数计算的准确性。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

第一方面，本发明实施例提供了一种隧道复合式衬砌计算模型构建方法，包括：获取隧道基础参数，并根据所述隧道基础参数，计算复合式衬砌中初期支护承担的围岩压力；获取所述初期支护的厚度和刚度以及二次衬砌的厚度和刚度，根据所述初期支护的厚度和刚度与所述二次衬砌的厚度和刚度计算所述初期支护与所述二次衬砌间的弹性链杆刚度；获取围岩与所述初期支护间的弹性抗力系数；基于所述围岩压力、所述弹性链杆刚度和所述弹性抗力系数，构建所述隧道复合式衬砌计算模型。

基于第一方面，在一些实施例中，所述根据所述初期支护与所述二次衬砌的厚度和刚度计算所述初期支护与所述二次衬砌间的弹性链杆刚度，包括：根据计算所述弹性链杆刚度；其中，E为弹性链杆刚度，E₁为初期支护的刚度，E₂为二次衬砌的刚度，h₁为初期支护的厚度，h₂为二次衬砌的厚度。

基于第一方面，在一些实施例中，所述隧道基础参数包括围岩重度、围岩级别、隧道宽度和宽度影响系数，所述计算复合式衬砌中初期支护承担的围岩压力，包括：

根据q＝γ×0.45×2^s-1×ω，计算所述围岩压力，其中γ为围岩重度，S为围岩级别，ω为宽度影响系数，ω＝1+i×(B-5)，B为隧道宽度，i为B每增加预设宽度时围岩压力的增减率。

基于第一方面，在一些实施例中，所述基于所述围岩压力、所述弹性链杆刚度和所述弹性抗力系数，构建所述隧道复合式衬砌计算模型，包括：通过梁单元模拟所述初期支护与所述二次衬砌结构，通过Link单元模拟所述初期支护与所述二次衬砌间的弹性链杆和所述围岩与所述初期支护间的弹性抗力，基于所述初期支护与所述二次衬砌结构、所述弹性链杆和所述弹性抗力搭建有限元结构；将所述围岩压力、所述弹性链杆刚度和所述弹性抗力系数输入所述有限元结构，构建所述隧道复合式衬砌计算模型。

基于第一方面，在一些实施例中，在所述基于所述围岩压力、所述弹性链杆刚度和所述弹性抗力系数，构建所述隧道复合式衬砌计算模型所述方法之后，还包括：

根据所述隧道复合式衬砌计算模型计算得隧道复合式衬砌的内力，其中，所述隧道复合式衬砌的内力包括轴力和弯矩；基于所述隧道复合式衬砌的内力计算隧道复合式衬砌的安全系数。