基于岩体变形预测的隧道锚固参数智能化设计方法及系统

本发明属于土木工程施工，尤其涉及一种基于岩体变形预测的隧道锚固参数智能化设计方法及系统。

背景技术：

1、本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

2、隧道在施工过程中通常需要用锚杆和喷射混凝土等柔性构件组合起来进行初期支护，以控制岩体的松弛变形，维护和增强围岩的自承能力。目前在实际工程中，对于锚杆参数的确定仍然大多采用工程类比法，即比照已建类似工程的经验直接确定锚杆的参数。然而断面形式不同和围岩性质差异导致围岩变形区分布存在显著的不均匀性，基于工程类比得到的等长度锚固方案与不均匀分布的围岩变形间存在明显的不匹配，容易造成局部锚固力不足、局部锚固力富裕，进一步将导致围岩失稳或锚固材料浪费。

技术实现思路

1、为了解决上述背景技术中存在的技术问题，本发明提供一种基于岩体变形预测的隧道锚固参数智能化设计方法及系统，其能根据数值模拟得到的围岩变形数据，对锚杆的参数进行智能化设计；利用本发明可以有效降低实际工程中支护的成本，最大限度避免锚杆材料的浪费。

2、为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

3、本发明的第一个方面提供一种基于岩体变形预测的隧道锚固参数智能化设计方法。

4、基于岩体变形预测的隧道锚固参数智能化设计方法，包括：

5、确定锚杆初始参数和围岩允许变形范围；

6、基于锚杆初始参数，采用数值模型，开展开挖支护仿真计算，得到围岩变形数据；

7、判断围岩变形数据是否在围岩允许变形范围之内，若否，对锚杆参数进行调整，循环迭代，直到围岩变形数据满足要求；若是，输出优化结果。

8、进一步地，所述锚杆初始参数采用工程类比法确定。

9、进一步地，所述开展开挖支护仿真计算包括：在锚杆参数与数值模拟预测的围岩变形数据之间建立关系。

10、进一步地，所述对锚杆参数进行调整包括对锚杆长度进行调整。

11、进一步地，所述对锚杆参数进行调整包括：

12、当围岩变形数据小于围岩允许变形范围，缩减锚杆长度。

13、进一步地，所述对锚杆参数进行调整包括：

14、当围岩变形数据大于围岩允许变形范围，加长锚杆长度。

15、进一步地，所述优化结果包括锚杆参数。

16、本发明的第二个方面提供一种基于岩体变形预测的隧道锚固参数智能化设计系统。

17、基于岩体变形预测的隧道锚固参数智能化设计系统，包括：

18、初始参数确定模块，其被配置为：确定锚杆初始参数和围岩允许变形范围；

19、仿真计算模块，其被配置为：基于锚杆初始参数，采用数值模型，开展开挖支护仿真计算，得到围岩变形数据；

20、优化模块，其被配置为：判断围岩变形数据是否在围岩允许变形范围之内，若否，对锚杆参数进行调整，循环迭代，直到围岩变形数据满足要求；若是，输出优化结果。

21、本发明的第三个方面提供一种计算机可读存储介质。

22、一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如上述第一个方面所述的基于岩体变形预测的隧道锚固参数智能化设计方法中的步骤。

23、本发明的第四个方面提供一种计算机设备。

24、一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上述第一个方面所述的基于岩体变形预测的隧道锚固参数智能化设计方法中的步骤。

25、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

26、1、利用本发明，可在实际施工之前对锚杆的参数进行调整，充分发挥锚杆与围岩自身的作用，既可以将围岩变形控制在允许范围之内，也可以降低锚固成本，最大限度避免锚杆材料的浪费。

27、2、本发明各步骤之间逻辑清晰，操作比较简单，容易理解，易于掌握。

28、3、本发明在对锚杆进行分类时主要的依据是利用数值模拟得到的围岩变形数据。近几年来，数值模拟技术越来越成熟，隧道内围岩变形数据的准确度越来越高，已成为工程设计方案中必不可少的重要依据。这也就意味着，本发明的技术方案比较可靠。同时，随着未来隧道仿真建模技术的发展，本发明应用范围也将越来越广泛。

29、下面通过附图和实例对本发明的技术方案做进一步的描述。

技术特征：

1.基于岩体变形预测的隧道锚固参数智能化设计方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的基于岩体变形预测的隧道锚固参数智能化设计方法，其特征在于，所述锚杆初始参数采用工程类比法确定。

3.根据权利要求1所述的基于岩体变形预测的隧道锚固参数智能化设计方法，其特征在于，所述开展开挖支护仿真计算包括：在锚杆参数与数值模拟预测的围岩变形数据之间建立关系。

4.根据权利要求1所述的基于岩体变形预测的隧道锚固参数智能化设计方法，其特征在于，所述对锚杆参数进行调整包括对锚杆长度进行调整。

5.根据权利要求1所述的基于岩体变形预测的隧道锚固参数智能化设计方法，其特征在于，所述对锚杆参数进行调整包括：

6.根据权利要求1所述的基于岩体变形预测的隧道锚固参数智能化设计方法，其特征在于，所述对锚杆参数进行调整包括：

7.根据权利要求1所述的基于岩体变形预测的隧道锚固参数智能化设计方法，其特征在于，所述优化结果包括锚杆参数。

8.基于岩体变形预测的隧道锚固参数智能化设计系统，其特征在于，包括：

9.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现如权利要求1-7中任一项所述的基于岩体变形预测的隧道锚固参数智能化设计方法中的步骤。

10.一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1-7中任一项所述的基于岩体变形预测的隧道锚固参数智能化设计方法中的步骤。

技术总结
本发明属于土木工程施工技术领域，提供了一种基于岩体变形预测的隧道锚固参数智能化设计方法及系统。该方法包括，确定锚杆初始参数和围岩允许变形范围；基于锚杆初始参数，采用数值模型，开展开挖支护仿真计算，得到围岩变形数据；判断围岩变形数据是否在围岩允许变形范围之内，若否，对锚杆参数进行调整，循环迭代，直到围岩变形数据满足要求；若是，输出优化结果。本发明可以有效降低实际工程中支护的成本，最大限度避免锚杆材料的浪费。

技术研发人员：刘洪亮,周申,张西斌,颜丙刚,周宗青,姜新波,王凯,成帅,杨光宇,范宏运,刘洋,冀笑瑀
受保护的技术使用者：山东大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15