[發明專利]深埋非圓形隧洞正交各向異性圍巖應力和位移的分析系統

有效

• 申請號: 201910320652.6
• 申請日: 2019-04-20
• 公開（公告）號: CN110046438B
• 公開（公告）日: 2022-11-04
• 發明（設計）人: 劉淑紅;張鵬;段士杰
• 申請（專利權）人: 石家莊鐵道大學
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F119/14;G06F111/10
• 代理公司: 北京棧橋知識產權代理事務所(普通合伙) 11670
• 代理人: 潘衛鋒

本發明公開了一種深埋非圓形隧洞正交各向異性圍巖應力和位移的分析系統，包括數據采集模塊、應力位移解答模塊、分析結果生成模塊、緩存數據庫；所述數據采集模塊包括壓力采集子模塊、數據鍵入子模塊、智能糾錯子模塊，所述應力位移解答模塊用于根據數據采集模塊采集數據進行正交各向異性圍巖應力和位移的解答；所述分析結果生成模塊用于根據應力位移解答模塊所得到的解答進行結果的分析生成；所述緩存數據庫包括緩存庫、分析庫。本發明系統可快速得到正交各向異性圍巖應力和位移的解，為復雜非圓形隧洞開挖等提供有效準確的參考數據。

技術領域

本發明涉及深埋巷道研究技術領域，具體是涉及一種深埋非圓形隧洞正交各向異性圍巖應力和位移的分析系統。

背景技術

在以往的文獻中，為簡化研究，將圍巖視為各向同性材料，得到半圓形、圓形、方形、直墻拱形、馬蹄形等不同形狀隧洞開挖時，圍巖應力和位移的解。但實際圍巖并不是各向同性，一般都是各向異性或橫觀各向同性。考慮圍巖的各向異性的情況比各向同性的情況要復雜得多，目前的研究多集中在簡單的形狀，如矩形和圓形等。

因此，現需要一種用于深埋非圓形隧洞正交各向異性圍巖應力和位移的解答的分析系統來解決這一問題，以滿足在任意非圓形隧洞開挖時，無窮遠處雙向壓力和隧洞邊法向壓力共同作用下，正交各向異性圍巖應力和位移的解，以得到有效準確的數據為復雜非圓形隧洞開挖等提供有效準確的參考。

發明內容

為解決上述技術問題，本發明提供了一種深埋非圓形隧洞正交各向異性圍巖應力和位移的分析系統。

本發明的技術方案是:一種深埋非圓形隧洞正交各向異性圍巖應力和位移的分析系統，包括數據采集模塊、應力位移解答模塊、分析結果生成模塊、緩存數據庫；所述數據采集模塊包括壓力采集子模塊、數據鍵入子模塊、智能糾錯子模塊，所述壓力采集子模塊用于采集壓力數據進行分類和統計，所述數據鍵入子模塊用于識別用戶輸入數據參數并整合，所述智能糾錯子模塊用于結合現有緩存數據庫內存儲的歷史數據對數據鍵入子模塊輸入的數據進行推演，將鍵入異常數據向用戶發出糾錯提醒信號；所述應力位移解答模塊用于根據數據采集模塊采集數據進行正交各向異性圍巖應力和位移的解答；所述分析結果生成模塊用于根據應力位移解答模塊所得到的解答進行結果的分析生成；所述緩存數據庫包括緩存庫、分析庫，所述緩存庫用于緩存系統運行過程中產生的數據，所述分析庫用于存儲歷史數據并進行數據分析，將采集參數及結果進行對應匹配，再依據分析庫數據對數據采集模塊采集數據進行數據推演，判斷數據鍵入子模塊鍵入數據是否異常。通過應力位移解答模塊可快速得到正交各向異性圍巖應力和位移的解，同時設置的智能糾錯子模塊以及分析庫，可以隨著分析系統不斷的測試后進行智能分析鍵入數據是否出現異常，可以在鍵入龐雜數據的時候給予用戶鍵入數據異常的提醒，提高整體工作效率。

進一步地，所述應力位移解答模塊包括第一算法子模塊、第二算法子模塊、第三算法子模塊；應力位移解答模塊依次通過所述第一算法子模塊、第二算法子模塊、第三算法子模塊的解答得到正交各向異性圍巖應力和位移的解。

更進一步地，所述第一算法子模塊搭載算法具體為變換函數運算算法，具體包括以下步驟：

通過映射函數z＝ω(ζ)將z平面的孔外域映射到ζ平面的單位圓外域，所采用的保角映射函數的一般表達式為

式中R表征孔洞截面大小，c_m為系數，與隧洞截面形狀有關；

廣義平面應變問題中，正交各向異性材料的特征方程

β₁₁μ⁴+(2β₁₂+β₆₆)μ²+β₂₂＝0 (2)

式中，a_ij是材料的彈性常數，β_ij為折合彈性常數；式(2)的根為μ₁，μ₂，