申请/专利权人：贵州省公路工程集团有限公司

申请日：2024-05-21

公开（公告）日：2024-06-18

公开（公告）号：CN118210079A

主分类号：G01V20/00

分类号：G01V20/00

优先权：

专利状态码：在审-公开

法律状态：2024.06.18#公开

摘要：本发明公开了大跨度软弱瓦斯隧道高地应力分析方法、系统及存储介质，包括收集地应力参数，并且录入计算机系统；建立地壳水平应力随深度的变化关系，并计算浅层地壳水平应力均值与垂直应力的侧压力系数；构建原位岩体的变形模量和岩体地质体强度指标和岩体扰动指数之间的关系模型，计算得到原位岩体变形模量；使用最小‑最大标准化方法将每个参数转换到0到1的范围；计算地质状况评估指数；根据地质状况评估指数、隧道埋深、隧道掌子面面积、围岩等级，定义并计算施工安全系数等。最后根据应力分析结果优化施工方案，由计算机系统作出智能选择。该方案提高了地下工程的安全性和效率，减少了施工风险，并为工程设计和施工提供了科学的依据。

主权项：1.一种大跨度软弱瓦斯隧道高地应力分析方法，其特征在于包括如下步骤：围岩取样，收集通过水压致裂法测量得到的地应力参数，并且录入计算机系统；根据Sheorey模型，建立地壳水平应力随深度的变化关系，并计算浅层地壳水平应力均值与垂直应力的侧压力系数K；构建原位岩体的变形模量和岩体地质体强度指标GSI和岩体扰动指数D之间的关系模型，计算得到原位岩体变形模量Erm；使用最小-最大标准化方法将每个参数转换到0到1的范围；建立地质状况评估指数G与原位岩体变形模量Erm，隧道埋深Z，侧压力系数K的关系模型，计算地质状况评估指数G；根据地质状况评估指数G、隧道埋深Z、隧道掌子面面积S、围岩等级A，定义并计算施工安全系数Ks；根据已知地应力特征，评估地应力与工程结构方向的关系，确定是否存在高应力集中区；使用数值模拟软件模拟工程开挖和地应力状态；根据地应力方向作出调整工程布局的预警，避免与主应力方向正交；应用库仑摩擦定律，结合摩擦系数和地应力参数，评估断层的稳定性；预测在不同工况下的应力变化和位移场；根据地应力状态和地质结构评估工程可能面临的风险；根据应力分析结果优化施工方案，由计算机系统作出智能选择，经人工复核后实施；所述预测在不同工况下的应力变化和位移场，包括如下步骤：收集实测的地应力数据；根据地质调查和钻探数据建立工程地质模型；在数值模拟软件中设定初始地应力场，反映实测的应力状态；在系统中定义模型的边界条件，在系统中设定不同工况；选择适合岩土体特性的材料模型，对模型进行网格划分，确保关键区域有足够的分辨率；运行数值模拟，计算不同工况下的应力和位移响应；分析计算结果，评估应力和位移分布，识别潜在的应力集中区或不稳定性；进行敏感性分析，评估参数不确定性对预测结果的影响；所述根据地应力状态和地质结构评估工程可能面临的风险；根据应力分析结果优化施工方案，由计算机系统作出智能选择包括如下步骤：建立包含断层带的地质模型；确定不同岩土体的力学参数；选择地质建模软件，在软件中创建断层几何模型；构建周围岩体的三维模型，包括不同地层的分布和接触关系；对模型进行网格划分，确保断层带和关键区域有足够的分辨率；根据地质解译和岩土力学参数，为模型中的不同岩土体赋予相应的物理和力学属性；使用实测的地质数据、地应力数据对模型进行验证；进行敏感性分析，评估关键参数的不确定性对模型的影响；使用建立的地质模型进行进一步的分析，最后由计算机系统输出分析结果。

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