[發(fā)明專利]一種基于模式識別的盾構(gòu)隧道結(jié)構(gòu)抗震安全評價方法

有效

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• 申請日: 2019-11-18
• 公開（公告）號: CN111022119B
• 公開（公告）日: 2021-09-10
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 田管鳳;馬宏偉;姜慧
• 申請（專利權(quán)）人: 東莞理工學(xué)院
• 主分類號: E21F17/00
• 分類號: E21F17/00
• 代理公司: 東莞市華南專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 44215
• 代理人: 黃焯輝

1.一種基于模式識別的盾構(gòu)隧道結(jié)構(gòu)抗震安全評價方法，其特征在于，包括以下步驟：

a.基于盾構(gòu)隧道抗震分析理論實(shí)踐資料調(diào)研以及選擇影響因素，構(gòu)成特征空間；

b.依據(jù)技術(shù)規(guī)范要求，設(shè)立隧道抗震性能要求等級，選擇盾構(gòu)隧道抗震性能指標(biāo)，建立計算盾構(gòu)隧道抗震安全評價結(jié)果的基本步驟；

c.在每一類影響因素賦值條件下，應(yīng)用盾構(gòu)隧道地震響應(yīng)有限元軟件，計算抗震性能指標(biāo)值，確定隧道抗震安全評價結(jié)果，構(gòu)建影響因素、安全評價指標(biāo)與安全評價結(jié)果關(guān)系模型的知識庫；

d.依據(jù)盾構(gòu)隧道運(yùn)營期間各項(xiàng)影響因素的實(shí)時數(shù)據(jù)，采用模式識別法，獲得隧道結(jié)構(gòu)抗震安全評價結(jié)果；

在a步驟中，影響因素包括：隧道線路、地震動效應(yīng)、隧道圍巖地層以及管片襯砌，其中，

隧道線路，包括盾構(gòu)隧道的橫向和縱向幾何特征、隧道橫截面幾何尺寸的外徑和內(nèi)徑、隧道線路軸線沿縱向分布以及水平面曲線和豎向曲線形狀；

地震動效應(yīng)，包括橫向和縱向兩類震動方向、隧道抗震設(shè)防烈度以及地震波要素，地震波要素包括基本地震波加速度值、地震波持續(xù)時間以及地震波的數(shù)量；

隧道圍巖地層，包括隧道洞頂上覆地層厚度、巖土材料性質(zhì)、地層組段類別以及對于每一類地層組段類別中，隧道橫截面范圍內(nèi)巖土物理力學(xué)指標(biāo)以及地下水以及地質(zhì)構(gòu)造特征數(shù)據(jù)；

管片襯砌，包括管片的幾何尺寸、材料性質(zhì)和強(qiáng)度等級，以及連接螺栓的幾何尺寸、材料性質(zhì)和強(qiáng)度等級。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于模式識別的盾構(gòu)隧道結(jié)構(gòu)抗震安全評價方法，其特征在于，b步驟包括：

b1.依據(jù)《城市軌道交通結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計規(guī)范》和《地下結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》文件要求，基于地下結(jié)構(gòu)抗震設(shè)防類別以及抗震設(shè)防目標(biāo)，設(shè)立隧道抗震性能要求等級，該等級分為I、II、III、IV四個等級；

b2.選擇盾構(gòu)隧道抗震性能指標(biāo)，依據(jù)盾構(gòu)隧道抗震性能要求原則，結(jié)合隧道工程實(shí)踐，同時考慮承載力和變形兩方面以選擇抗震性能指標(biāo)，抗震性能指標(biāo)包括管片的彎矩、剪力和軸力3項(xiàng)內(nèi)力值，管片接頭的彎矩、剪力和軸力3項(xiàng)內(nèi)力值，隧道斷面橢圓度以及管片連接部位的縱向變形量總計8項(xiàng)。

b3.應(yīng)用抗震性能指標(biāo)進(jìn)行驗(yàn)算，獲取盾構(gòu)隧道抗震安全評價結(jié)果。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于模式識別的盾構(gòu)隧道結(jié)構(gòu)抗震安全評價方法，其特征在于，b3步驟包括：

b31.基于圍巖地層條件、隧道結(jié)構(gòu)幾何尺寸和材料性質(zhì)，建立隧道模型，依據(jù)隧道抗震設(shè)防目標(biāo)和設(shè)防烈度確定地震波的屬性要素數(shù)據(jù)，通過力學(xué)理論計算得到上述8項(xiàng)抗震性能指標(biāo)；

b32.依據(jù)《地下結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》，分別應(yīng)用管片的內(nèi)力值和管片接頭的內(nèi)力值進(jìn)行構(gòu)件材料的強(qiáng)度驗(yàn)算，應(yīng)用隧道斷面的橢圓度和管片連接部件的縱向變形量進(jìn)行變形驗(yàn)算，每1項(xiàng)驗(yàn)算合格則評價分值為1，不合格則為0且標(biāo)志為警示項(xiàng)指標(biāo)，并列出各項(xiàng)抗震性能指標(biāo)經(jīng)驗(yàn)算后的評價分值；

b33.各項(xiàng)的評價分值取算術(shù)平均值，作為盾構(gòu)隧道抗震安全評價系數(shù)TSS，若TSS＝1表示隧道抗震性能足夠，為正常狀態(tài)，若TSS1，則表示一定有某項(xiàng)指標(biāo)未滿足驗(yàn)算要求，并根據(jù)警示項(xiàng)找到處于危險狀態(tài)的指標(biāo)。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于模式識別的盾構(gòu)隧道結(jié)構(gòu)抗震安全評價方法，其特征在于，在c步驟中，所述知識庫包括影響因素模型和影響因素、安全評價指標(biāo)與安全評價結(jié)果關(guān)系模型，其中，

影響因素模型包含圍巖地層模型、地震動效應(yīng)模型以及隧道結(jié)構(gòu)模型；

影響因素、安全評價指標(biāo)與安全評價結(jié)果關(guān)系模型，分別提取中圍巖地層模型、地震動效應(yīng)模型以及隧道結(jié)構(gòu)模型的模型數(shù)據(jù)，應(yīng)用b2中列出的抗震性能指標(biāo)，然后進(jìn)行結(jié)構(gòu)性能驗(yàn)算獲得隧道安全評價系數(shù)TSS和警示項(xiàng)，經(jīng)過多次交叉驗(yàn)算，構(gòu)建影響因素、評價指標(biāo)、評價結(jié)果之間對應(yīng)模型知識庫SKB。