同时应注意取出土样的密封保存处理，且应标明土样的上下、左右和前后表面。
[0024]三轴压缩试验，进行5个含水率(5%、10%、15%、18%和22%)、4个围压(50kPa、100kPa、200kPa和30kPa)状态下的原状土、重塑土和饱和原状土试验。
[0025]隧道数值计算，建立的模型应尽量符合实体工程情况，主要包括模型外形、土体参数、开挖进尺等，选取的隧道模型纵向长度应依赖于实体工程。
[0026]现场监测，应主要注重施工期隧道的监测，对监测数据进行深入分析，确定为奇异点的应剔除。
[0027]作为优选方式，本发明还提供了如下技术方案:
[0028]A、调研依托工程，在隧道开挖掌子面位置处取大块土若干，取下后标明上下、左右和前后方向，并用黑色塑料袋包裹，胶带密封。运输时尽量用软体材料做缓冲物，避免土体发生较大扰动；
[0029]B、对取回的土体进行物理指标测试，如含水率、液塑限、密度、比重、颗粒级配等指标，并制定黄土结构性试验方案；
[0030]C、根据试验方案，进行5个含水率(5%、10%、15%、18%和22% )、4个围压(50kPa、100kPa、200kPa和30kPa)状态下的原状土、重塑土和饱和原状土试验。整理试验数据，分析黄土结构性演化规律，建立结构性参数与含水率、围压、应变、黏聚力和摩擦角的数学关系；这里所记载的分析是指根据室内三轴压缩试验结果，结合结构性参数表达式，计算出各应变对应的结构性参数值，最终绘制结构性参数与应变的关系曲线；这里所记载的建立是通过相关数据的转换方法，两两建立相关关系，最终建立结构性参数与应变、含水率、围压、强度指标之间的函数关系；
[0031]D、根据依托工程设计图纸，运用有限差分软件FLAC3D建立隧道模型，借助fish语言，将结构性参数与含水率、围压、应变、黏聚力和摩擦角的数学关系引入到隧道计算中，实现了在隧道计算中考虑围岩结构特性的影响；
[0032]E、制定监测方案，对依托隧道监测段的拱顶变形、拱腰应力进行监测。深入整理分析监测数据，对确认为奇异点的数据进行剔除。分析关键点的位移和应力变化规律；这里所记载的剔除主要是通过绘制一定时间内监测数据的变化规律曲线，一般情况下监测数据的曲线波动性较大，但基本规律还是可以反映出来，由于现场情况较为复杂，所以往往会出现严重偏离曲线位置的一些点，即突变点(但如果同一位置处的突变点数量大于3个则不能剔除)；
[0033]F、提取数值计算结果，分析隧道拱顶位移变化规律和拱腰应力分布规律。用监测数据对数值计算结果进行标定，验证数值模拟的合理性和可靠性。标定意思等同于验证，差异一般是指数值上的，保证差异值不大于计算值的5%，规律大致相似即可说明计算结果合理可靠。
【主权项】
1.一种考虑围岩结构特性的黄土隧道数值模型的仿真方法，其特征在于:所述考虑围岩结构特性的黄土隧道数值模型的仿真方法包括以下步骤: 1)调研依托工程，在隧道开挖掌子面位置处进行现场取样，并对现场取样进行相关物理指标测试；所述相关物理指标包括但不限于含水率、围压、应变、黏聚力以及摩擦角； 2)对现场取样进行三轴压缩试验，分析并得到黄土结构性参数，同时建立黄土结构性参数与相关物理指标的数学关系； 3)根据依托工程的设计图纸，运用有限差分软件FLAC3D建立隧道模型，借助fish语言将步骤2)所得到的黄土结构性参数与相关物理指标的数学关系引入到隧道模型中； 4)根据依托工程的设计图纸选定待监控隧道的待监测段，对待检测段的拱顶位移以及拱腰应力进行监测，得到监测数据； 6)根据步骤4)所得到的监测数据对步骤3)所建立的隧道模型进行标定。2.根据权利要求1所述的考虑围岩结构特性的黄土隧道数值模型的仿真监控方法，其特征在于:所述步骤4)和步骤6)之间还包括: 5)判断监测数据是否存在奇异点数据，若是，剔除奇异点数据；若否，则直接进行步骤6)03.根据权利要求1或2所述的考虑围岩结构特性的黄土隧道数值模型的仿真方法，其特征在于:所述现场取样的方式是扰动相对较小的人工取样，所述现场取样得到的土样要密封保存，且应标明土样的上下、左右和前后表面。4.根据权利要求3所述的考虑围岩结构特性的黄土隧道数值模型的仿真方法，其特征在于:所述三轴压缩试验进行不少于4个含水率以及3个围压状态下的原状土、重塑土以及饱和原状土的试验。5.根据权利要求4所述的考虑围岩结构特性的黄土隧道数值模型的仿真方法，其特征在于:所述隧道模型包括但不限于模型外形、土体参数以及开挖进尺；所述隧道模型的模型外形包括纵向长度；所述隧道模型的纵向长度与依托工程的设计图纸中的隧道的实际长度呈比例。
【专利摘要】一种考虑围岩结构特性的黄土隧道数值模型的仿真方法，包括：1）在隧道开挖掌子面位置处进行现场取样，并进行相关物理指标测试；2）对取样进行三轴压缩试验，分析并得到黄土结构性参数，建立黄土结构性参数与相关物理指标的数学关系；3）运用有限差分软件FLAC3D建立隧道模型，将黄土结构性参数与相关物理指标的数学关系引入到隧道模型中；4）选定待监控隧道的待监测段，对待检测段的拱顶位移以及拱腰应力进行监测，得到监测数据；6）根据监测数据对隧道模型进行标定。本发明能更好的反映因围岩土体发生结构破坏而导致的一系列隧道病害，可动态反映土体的含水率、强度变化规律，为设计施工决策提供一定的指导，具有一定的科研价值。
【IPC分类】G06F17/50
【公开号】CN105160111
【申请号】CN201510579825
【发明人】马林, 张军, 刘海, 赵建斌
【申请人】山西省交通科学研究院, 山西交科公路勘察设计院
【公开日】2015年12月16日
【申请日】2015年9月11日