[发明专利]一种隧道施工的振速与损伤双指标控制爆破方法

权利要求书

1.一种隧道施工的振速与损伤双指标控制爆破方法，其特征在于，包括：

S1、建立隧道施工围岩爆破综合损伤变量计算模型，以形成不同爆破参数所对应的围岩损伤值；

S2、根据隧道结构设计方案及隧道所处的地质条件进行建模以建立隧道爆破三维计算模型；

S3、基于步骤S1的隧道施工围岩爆破综合损伤变量计算模型，调整所述隧道爆破三维计算模型对应爆破参数，在选定范围内对爆破参数进行正交设计，形成正交方案并对所述隧道爆破三维计算模型进行数值模拟以获得对地表振速和围岩损伤数值的模拟结果；所述爆破参数包括炸药密度、装药直径、炮孔直径；

S4、记录所述模拟结果，形成以地表振速和围岩损伤为输入变量，爆破参数为输出变量的训练样本集和测试样本集；

S5、基于GP算法对训练样本集进行学习形成GP预测模型，所述GP预测模型能够获得当前施工地段所对应的爆破参数；

S6、依据现场施工环境，设定施工段地表振速控制值和围岩损伤控制值，基于所建立的GP预测模型，对爆破参数进行确定，根据确定的爆破参数进行隧道爆破施工。

2.根据权利要求1所述的隧道施工的振速与损伤双指标控制爆破方法，其特征在于，所述S1包括：

S11、建立本次爆破参数导致的爆炸冲击损伤变量D_C对应的计算模型，对应的公式如下式(1)；

其中，k、m为爆破系数，为围岩有效泊松比，为围岩最大体积拉应变率，ε_v体积拉应变；

S12、建立N_t次爆破累积的爆破累积损伤变量D_L对应的计算模型，对应的公式如下式(2)；

其中，S和T均为材料参数，D_t为N_t次爆破扰动作用下测得断面的损伤值，D_L为N次爆破累积的爆破累积损伤变量；

S13、根据损伤力学理论，建立累积塑性应变的计算方程并计算静态荷载下围岩损伤变量D_H，静态荷载下围岩损伤变量D_H对应的公式如下式(3)，累积塑性应变对应的公式如下式(4)，

式中：累积塑性应变阈值为κ为试验所得正常数；

式中：ε_p1、ε_p2、ε_p3分别为三个主应力方向上的主塑性应变；

S14、建立综合损伤变量D_Z对应的计算模型以及爆破作用后岩石损伤效应的本构关系表达式，综合损伤变量D_Z对应的公式如下式(5)；

D_Z＝D_C+D_L+D_H-D_CD_L-D_LD_H-D_HD_C+D_CD_LD_H   (5)

K＝(1-D_Z)K⁰        (6)

G＝(1-D_Z)G⁰              (7)

式中，K、G分别为损伤后的岩石体积模量和剪切模量；K⁰、G⁰分别为无损状态的岩石体积模量和剪切模量；

爆破作用后岩石损伤效应的本构关系表达式对应的公式如下式(8)

dσ_ij＝Kdε_kkδ_ij+2G de_ij           (8)

式中：σ_ij为应力张量；ε_kk为体积应变张量；e_ij为偏应变张量；δ_ij为Kronecker符号。

3.根据权利要求1所述的隧道施工的振速与损伤双指标控制爆破方法，其特征在于，

所述S5中基于GP算法对训练样本集进行学习形成GP预测模型以能够获得当前施工地段所对应的爆破参数的过程包括采用布谷鸟算法对高斯算法的适应度函数中的超参数进行寻优，以获得当前施工地段所对应的爆破参数。