(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111479940.X (22)申请日 2021.12.0 6 (71)申请人 山东大学 地址 250002 山东省济南市 市中区二环东 路12550号 申请人 中化学交通建 设集团有限公司 　 山东省公路工程 技术研究中心有限 公司 (72)发明人 刘洪亮　邓敦毅　李尚安　房永帅　 李术才　张亮　杨光宇　杨兰杰　 冀笑瑀　刘洋　 (74)专利代理 机构 济南圣达知识产权代理有限 公司 372 21 专利代理师 李圣梅(51)Int.Cl. G06F 30/13(2020.01) G06F 30/20(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 隧道围岩压力拱计算方法及系统 (57)摘要 本公开提出了公开了隧道围岩压力拱计算 方法及系统， 包括： 构建非连续计算模型： 根据模 拟工程的实际条件， 设置计算模型的固定点、 加 载点、 监测点、 节理参数、 孔洞参数、 地应力参数 信息， 以此构建非连续计算模型； 非连续变形计 算分析： 基于非连续变形分析方法模拟隧道开挖 完成后的围岩块体变形以及运动过程； 遴选应力 图关键点绘制散点图： 待隧道围岩稳定后， 分析 隧道围岩应力分布特征， 遴选应力图中上下边界 关键点并绘制散点图； 进行曲线拟合与修正， 通 过上下边缘的压力拱边界线确定隧道压力拱的 范围。 更加准确的确定了破碎带等非连续地质环 境下隧道垮塌形成的压力拱范围， 使隧道结构设 计和工程措施采用更加合理， 为隧道围岩垮塌灾 害防控提供依据。 权利要求书2页 说明书5页 附图2页 CN 114580048 A 2022.06.03 CN 114580048 A 1.隧道围岩压力拱计算方法， 其特 征是， 包括： 构建非连续计算模型： 根据模拟工程的实际条件， 设置计算模型的固定点、 加载点、 监 测点、 节理参数、 孔洞参数以及地应力参数信息， 以此构建非连续计算模型； 非连续变形计算分析： 基于非连续计算模型模拟隧道开挖完成后的围岩块体变形以及 运动过程， 采用非连续变形分析 方法计算得到最大主应力分布图； 遴选应力图关键点绘制散点图： 基于模拟情况， 待隧道围岩稳定后， 分析隧道围岩应力 分布特征， 遴选应力图中上 下边界关键点并绘制散点图； 进行曲线拟合与修正： 通过散点图的上下边缘的压力拱边界线确定隧道压力拱的范 围。 2.如权利要求1所述的隧道围岩压力拱计算方法， 其特征是， 确定隧道压力拱的范围是 根据最大主应力方向来确定， 基于该 范围得到隧道围岩受力稳定的范围。 3.如权利要求1所述的隧道围岩压力拱计算方法， 其特征是， 模拟隧道开挖完成后的围 岩块体变形以及运动过程： 根据现场隧道围岩的基本信息， 确定岩 体的节理参数、 地应力参 数与隧道参数信息， 进行建模， 并采用非连续计算方法进行计算。 4.如权利要求3所述的隧道围岩压力拱计算方法， 其特 征是， 进行建模的过程 为： 采用二维D DA进行建模计算分析， 二维D DA程序包括四个 独立的分程序模块； dl程序用于输入计算信息， 文件内容包括各组节 理裂隙信息、 边界信息、 隧洞定义信息 等， 根据输入信息生成块体切割所需的线段定义文件； dc程序利用节理线相互 “切割”以形成块体， 形成D DA计算所需的几何数据文件； df程序根据几何信息文件和物理参数文件， 求解块体系统的总体平衡方程， 用于二维 DDA计算分析； dg程序用于 显示df程序的计算结果， 用于后处 理分析， 对计算结果进行绘图展示。 5.如权利要求3所述的隧道围岩压力拱计算方法， 其特征是， dl程序的输入数据 是围成 分析域外轮廓、 域内各种构造的线段及节理裂隙的统计参数； dl程序根据输入数据生成围成分析域、 各种洞室和所有块体的线段， 并将所有线段用 两端点坐标。 6.如权利要求1所述的隧道围岩压力拱计算方法， 其特征是， 应力图为非连续变形分析 方法计算完成后自动生成的最大主应力分布图。 7.如权利要求1所述的隧道围岩压力拱计算方法， 其特征是， 上下边缘的压力拱边界 线： 为根据应力分布图中应力的分布， 以及最大主应力的方向确定压力拱的范围及边界线， 压力拱的边界是最大主应力改变的位置 。 8.一种计算装置， 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， 其特征是， 所述处理器执行所述程序时实现上述权利要求 1‑7任一所述的方法的步 骤。 9.一种计算机可读存储介质， 其上存储有计算机程序， 其特征是， 该程序被处理器执行 时执行上述权利要求1 ‑7任一所述的方法的步骤。 10.隧道围岩压力拱计算系统， 其特 征是， 包括： 非连续计算模型构建模块： 根据模拟工程的实际条件， 设置计算模型的固定点、 加载 点、 监测点、 节理参数、 孔洞参数以及地应力参数信息， 以此构建非连续计算模型；权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114580048 A 2非连续变形计算分析模块： 基于非连续计算模型模拟隧道开挖完成后的围岩块体变形 以及运动过程， 采用非连续变形分析 方法计算得到最大主应力分布图； 遴选应力图关键点绘制散点图模块： 基于模拟情况， 待隧道围岩稳定后， 分析隧道围岩 应力分布特 征， 遴选应力图中上 下边界关键点并绘制散点图； 进行曲线拟合与修正模块： 通过散点图的上下边缘的压力拱边界线确定隧道压力拱的 范围。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114580048 A 3