[發明專利]一種參數化鐵路隧道模型的建立方法

有效

• 申請號: 202110894051.3
• 申請日: 2021-08-05
• 公開（公告）號: CN113343329B
• 公開（公告）日: 2021-11-02
• 發明（設計）人: 王勁;王衛東;邱實;孫穎
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: G06F30/12
• 分類號: G06F30/12;G06F30/13
• 代理公司: 長沙永星專利商標事務所(普通合伙) 43001
• 代理人: 周詠;米中業

1.一種參數化鐵路隧道模型的建立方法，其特征在于包括如下步驟：

S1. 確定隧道所在鐵路線路的類型，根據線路數據自動生成空間線模型；

S2. 結合地質勘測報告，對隧道進行分段；

S3. 根據隧道設計通圖給出線路參數之間的數學關系，參數化生成隧道斷面輪廓標準模型；

S4. 根據每個隧道分段前、后截面的信息修改標準模型的參數，生成相應的隧道斷面輪廓，并根據隧道分段所在空間線放樣生成隧道模型；

所述的步驟S3具體包括，對隧道進行分類，包括如下步驟：

A1. 根據襯砌結構分為直墻式隧道襯砌、曲墻式隧道襯砌、曲墻帶仰拱式隧道襯砌；直墻式隧道襯砌包括初期支護、二次襯砌、找平層、溝槽、蓋板和中心水管；曲墻式隧道襯砌包括初期支護、二次襯砌、找平層、溝槽、蓋板和中心水管，曲墻式隧道襯砌的隧道斷面輪廓為單心圓；曲墻帶仰拱式隧道襯砌包括初期支護、二次襯砌、溝槽、蓋板和中心水管，曲墻帶仰拱式隧道襯砌的隧道斷面輪廓為四心圓；

A2. 根據圍巖等級分為Ⅰ級圍巖、Ⅱ級圍巖、Ⅲ級圍巖、Ⅳ級圍巖、Ⅴ級圍巖和Ⅵ級圍巖；

A3. 根據確定的隧道分段類型和圍巖級別，搜集、整理相對應的隧道設計通圖，分析和歸納不同類型隧道斷面輪廓的設計參數，參數化生成隧道斷面輪廓標準模型；

所述的步驟A3具體包括，當隧道為Ⅱ級圍巖復合式帶底板雙線隧道，則以隧道中線為y軸，內軌頂面為x軸，兩者的交點O作為原點，規定向右、向上方向為正；以隧道中線為對稱軸，隧道斷面輪廓左右兩側是完全對稱的，隧道的參數化建立過程，具體包括如下步驟：

B1. 確定線路參數，線路參數包括：初期支護的厚度t₁；初期支護外側圓弧的高度h₁；初期支護內側圓弧半徑R；拱墻厚度t₂；蓋板間隙w₇；蓋板厚度h₉；溝槽線路側頂部寬度w₈；通信電纜槽和溝槽線路側壁之間的水平距離w₉；通信電纜槽寬度w₅；通信電纜槽高度h₆；水溝寬度w₆；水溝高度h₇；電力電纜槽高度h₈；溝槽的寬度w₁；溝槽頂部到內軌頂面的高度h₂；內軌頂面到軌道底面的高度h₃；底板的高度h₄；側邊引水槽半徑r₁；底板在溝槽一側的橫向排水坡寬度w₂；底板在溝槽一側的橫向排水坡坡度θ₁；軌道底面的寬度w₃；軌道底面坡度θ₂；底板在隧道中線一側的橫向排水坡寬度w₄；底板在隧道中線一側的橫向排水坡坡度θ₃；中心引水槽半徑r₂；中心引水槽深度h₁₀；找平層的高度h₅；中心水管頂面寬度w₁₀；中心水管底面寬度w₁₁；中心水管高度h₁₁；中心水管混凝土基座高度h₁₂；中心水管半徑r₃；中心水管管壁厚度t₃；

拱墻內側L點到原點O的水平寬度w_LO=w₁+w₂+w₃+w₄；圓心O₁到內軌頂面的高度h_O1O=h₂+(R-t₂)·sin(cos^-1(w_LO/(R-t₂)))，則隧道斷面輪廓的高度為t₁+t₂+R+h_O1O+h₃+h₄+h₅，隧道斷面輪廓的寬度為2·(R+t₁)；

B2. 繪制初期支護；

B3. 繪制拱墻；

B4. 繪制底板；

B5. 繪制找平層；

B6. 繪制溝槽；

B7. 繪制蓋板；

蓋板包括2個1號蓋板和1個2號蓋板，各個蓋板之間、蓋板與溝槽之間均有相同的蓋板間隙；利用步驟B6計算得到的各蓋板寬度、蓋板厚度h₉和蓋板間隙w₇繪制蓋板；

B8. 繪制中心水管。