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CN114818219A - 水-力作用下隧道大变形滞后时效性数值模拟方法 - Google Patents

水-力作用下隧道大变形滞后时效性数值模拟方法 Download PDF

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CN114818219A
CN114818219A CN202210497877.0A CN202210497877A CN114818219A CN 114818219 A CN114818219 A CN 114818219A CN 202210497877 A CN202210497877 A CN 202210497877A CN 114818219 A CN114818219 A CN 114818219A
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Abstract

本发明水‑力作用下隧道大变形滞后时效性数值模拟方法，涉及隧道技术领域，利用在隧道中采集的岩样开展三轴渗透试验、三轴压缩试验和三轴蠕变试验并计算数值模拟所需参数，在FLAC3D中建立隧道模型，定义隧道模型的边界条件、设置围岩应力以及定义渗流条件，并依次对隧道模型赋予初始本构模型和蠕变本构模型，随即进行隧道开挖与支护结构施作，再设定多个时间点进行数值模拟计算，获得不同时间点对应的云图，通过相应的云图获得水‑力作用下时效性对隧道大变形的影响规律，解决了现有技术中不能重现水‑力作用下隧道大变形滞后时效性现象，进而不能反映水‑力作用下隧道的变形与应力在支护结构施作完成后随时间变化的规律的问题，本发明适用于隧道。

Description

水-力作用下隧道大变形滞后时效性数值模拟方法
技术领域
本发明涉及隧道技术领域，特别涉及水-力作用下隧道大变形滞后时效性数值模拟方法。
背景技术
在隧道建设、养护、运营的长期过程中，隧道大变形一直是众多隧道与地下工程面临的突出和棘手的挑战之一，经前人学者研究发现，引起隧道发生大变形的因素主要有围岩强度、地应力大小、地下水发育情况、支护结构强度以及时效性作用，其中，时效性是指在实际隧道工程中，大变形的发生具有滞后时效性，即隧道开挖施工时不会立即发生大变形，而在二衬施作完成后几个月、甚至几年里，围岩应力重新分布，在时间效应的作用下围岩和支护结构持续发生变形导致坍塌、侵限等灾害发生。
此外，围岩具有非均质、非线性、非连续等特点，在隧道开挖过程中频繁受到加、卸荷的作用，同时承受着复杂的边界条件，致使多场耦合下的隧道力学问题无法用简单的理想化模型求解。
现有的隧道大变形数值模拟研究中，大多数集中在隧道开挖瞬时围岩及支护结构的应力、位移变化情况，没有考虑大变形的滞后时效性。此外，在数值模拟参数选取上，多依据经验取值或参数试算，模拟结果与现场实际工程情况有较大出入。
通过上述分析，现有技术在隧道大变形数值模拟中存在的问题及缺陷主要为：
(1)现有的隧道大变形数值模拟通常会忽略隧道支护结构施作完成后时效性对隧道的影响，不能反映出水-力作用下隧道的变形与应力随时间变化的规律。
(2)现有的隧道大变形数值模拟中参数取值多依据经验取值或参数试算，与实际情况有出入，导致数值模拟结果与真实大变形情况偏差大。
发明内容
本发明所解决的技术问题：提供一种水-力作用下隧道大变形滞后时效性数值模拟方法，解决现有技术中不能重现水-力作用下隧道大变形滞后时效性现象，进而不能反映水-力作用下隧道的变形与应力在支护结构施作完成后随时间变化的规律的问题。
本发明解决上述技术问题采用的技术方案：水-力作用下隧道大变形滞后时效性数值模拟方法，包括以下步骤：
S01、获取隧道断面尺寸、支护结构类型及尺寸、地下水位面高度和岩层倾斜角，建立隧道模型，并将所述隧道模型划分为六面体单元网格，随后依次将围岩、支护结构和开挖岩体划分为不同的组；
S02、定义所述隧道模型的边界条件，并设置围岩应力；
S03、定义隧道模型渗流条件；
S04、对隧道模型赋予初始本构模型，并设置模型参数；
S05、对隧道模型求解，获得初始应力平衡的模型状态；
S06、再对隧道模型赋予蠕变本构模型，并设置蠕变本构模型参数；
S07、然后对开挖岩体分组赋予null模型，对支护结构分组赋予elastic模型，并设定elastic模型参数；
S08、设定多个时间点，通过隧道模型计算，获得所述多个时间点对应的云图。
进一步的，步骤S05中，如果未能获得初始应力平衡的模型状态，则返回第一步，重新划分网格。
进一步的，步骤S05中，所述初始应力平衡的模型状态为模型最大不平衡力值低于默认标准值，所述标准值为1×10-5。
进一步的，步骤S02中，所述边界条件为位移边界条件，即：上表面设置为自由边界，其余各表面均约束法向方向位移，使得所述其余各表面不会随应力的改变发生移动；所述围岩应力与隧道实际受到的地应力一致，所述隧道实际受到的地应力包括第一主应力、第二主应力和第三主应力，通过工程现场地应力测量获得。
进一步的，步骤S03中，所述渗流条件包括渗透系数、水的密度、水的抗拉强度和水的体积模量，所述渗透系数通过三轴渗透试验获取，所述三轴渗透试验过程为：将岩样围压设置成第三主应力大小，所述岩样为圆柱体，通过纯净水在岩样上下两端分别施加大小不同的孔隙水压力，形成渗透压力差，使得纯净水从压力高的一端向压力低的一端渗透，当渗透压力差达到稳定状态后，记录一定时间内水流入岩样的体积，根据达西定律
Figure BDA0003633563840000021
计算出岩样的渗透系数K，其中μ1为水的动力粘滞系数，L为岩样高度，V为Δt时间段内水流入的体积，Δt为时间段，ΔP为渗透压力差，S为岩样的横截面面积。
进一步的，步骤S04中，所述初始本构模型为Mohr-Coulomb模型，所述模型参数包括岩体密度ρ、体积模量KB、剪切模量G、黏聚力C和内摩擦角
Figure BDA0003633563840000022
所述岩体密度ρ采用多个岩样密度的平均值，岩样的密度通过岩样的质量除以岩样的体积获得，所述体积模量
Figure BDA0003633563840000023
所述剪切模量
Figure BDA0003633563840000024
其中E为弹性模量，μ为泊松比；所述弹性模量E、泊松比μ、黏聚力C和内摩擦角
Figure BDA0003633563840000025
通过岩样的三轴压缩试验获得。
进一步的，步骤S06中，所述蠕变本构模型为Burgers-Mohr模型，所述Burgers-Mohr模型由Burgers模型与Mohr-Coulomb模型组合而成，所述Burgers模型由Maxwell模型与Kelvin模型串联而成，所述蠕变本构模型参数包括体积模量KB、黏聚力C、内摩擦角
Figure BDA0003633563840000031
、Maxwell元件的弹性模量E1和黏滞系数η1以及Kelvin元件的弹性模量E2和黏滞系数η2。
进一步的，所述Maxwell元件的弹性模量E1和黏滞系数η1以及Kelvin元件的弹性模量E2和黏滞系数η2通过三轴蠕变试验获得。
进一步的，所述支护结构包括锚杆、初衬和二衬；所述elastic模型参数包括支护结构的体积模量和剪切模量；即锚杆的体积模量Km和剪切模量Gm、初衬的体积模量Kc和剪切模量Gc以及二衬的体积模量Ke和剪切模量Ge。
进一步的，所述云图包括孔隙水压力云图、围岩位移云图、围岩应力云图、锚杆位移云图、锚杆应力云图、初衬位移云图、初衬应力云图、二衬位移云图和二衬应力云图。
本发明的有益效果：本发明水-力作用下隧道大变形滞后时效性数值模拟方法，利用在隧道中采集的岩样开展三轴渗透试验、三轴压缩试验和三轴蠕变试验并计算数值模拟所需参数，在FLAC3D中建立隧道模型，定义所述隧道模型的边界条件，并设置围岩应力，然后定义隧道模型渗流条件，并依次对隧道模型赋予初始本构模型和蠕变本构模型，随即进行隧道开挖与支护结构施作，再设定多个时间点进行数值模拟计算，获得不同时间点对应的云图，通过相应的云图获得水-力作用下时效性对隧道大变形的影响规律，解决了现有技术中不能重现水-力作用下隧道大变形滞后时效性现象，进而不能反映水-力作用下隧道的变形与应力在支护结构施作完成后随时间变化的规律的问题。
附图说明
附图1是本发明水-力作用下隧道大变形滞后时效性数值模拟方法的流程图。
具体实施方式
本发明水-力作用下隧道大变形滞后时效性数值模拟方法，如附图1所示，包括以下步骤：
S01、获取隧道断面尺寸、支护结构类型及尺寸、地下水位面高度和岩层倾斜角，建立隧道模型，并将所述隧道模型划分为六面体单元网格，随后依次将围岩、支护结构和开挖岩体划分为不同的组；
具体的，通过隧道设计资料获取隧道断面设计尺寸以及支护结构类型及尺寸，所述隧道断面设计尺寸包括洞径、宽度和高度，所述支护结构类型包括锚杆、初衬和二衬，所述支护结构尺寸包括锚杆的长度、初衬厚度和二衬厚度。
S02、定义所述隧道模型的边界条件，并设置围岩应力；
具体的，所述边界条件为位移边界条件，即：上表面设置为自由边界，其余各表面均约束法向方向位移，使得所述其余各表面不会随应力的改变发生移动；所述围岩应力与隧道实际受到的地应力一致，所述隧道实际受到的地应力包括第一主应力、第二主应力和第三主应力，通过工程现场地应力测量获得，将第一主应力记为σ1，将第二主应力记为σ2，将第三主应力记为σ3，由于在工程现场测量获得的第一主应力、第二主应力和第三主应力的坐标与数值模拟中坐标不一致，所述工程现场测量获得的第一主应力、第二主应力和第三主应力的坐标为大地坐标系，所述数值模拟中坐标为以隧道开挖方向为Y轴、垂直于Y轴的水平面为X轴，埋深方向为Z轴的模型坐标系。因此需要将工程现场测量获得的第一主应力、第二主应力和第三主应力转换成数值模拟中坐标所对应的第一主应力、第二主应力和第三主应力，从而实现在模型中设置的围岩应力与隧道实际受到的地应力一致。
S03、定义隧道模型渗流条件；
具体的，所述渗流条件包括渗透系数，所述渗透系数通过三轴渗透试验获取，所述三轴渗透试验过程为：将岩样围压设置成第三主应力大小，所述岩样为圆柱体，通过纯净水在岩样上下两端分别施加大小不同的孔隙水压力，形成渗透压力差，使得纯净水从压力高的一端向压力低的一端渗透，当渗透压力差达到稳定状态后，记录一定时间内水流入岩样的体积，根据达西定律
Figure BDA0003633563840000041
计算出岩样的渗透系数K，其中μ1为水的动力粘滞系数，L为岩样高度，V为Δt时间段内水流入的体积，Δt为时间段，ΔP为渗透压力差，S为岩样的横截面面积。
S04、对隧道模型赋予初始本构模型，并设置模型参数；
具体的，所述围岩本构模型为Mohr-Coulomb模型，所述模型参数包括岩体密度ρ、体积模量KB、剪切模量G、黏聚力C和内摩擦角
Figure BDA0003633563840000042
其中体积模量KB、剪切模量G、黏聚力C和内摩擦角
Figure BDA0003633563840000043
为Mohr-Coulomb模型参数；所述岩体密度ρ采用多个岩样密度的平均值，岩样的密度通过岩样的质量除以岩样的体积获得，所述体积模量
Figure BDA0003633563840000044
所述剪切模量
Figure BDA0003633563840000045
其中E为弹性模量，μ为泊松比；所述弹性模量E、泊松比μ、黏聚力C和内摩擦角
Figure BDA0003633563840000051
通过岩样的三轴压缩试验获得。
三轴压缩试验的过程如下：
首先，采用应力控制对岩样施加轴向压力至一个预定值，所述预定值通常为1KN，然后将围压以匀速施加至步骤S02中测得的第三主应力相同的数值，所述匀速通常为0.05MPa/s，再将控制方式调为位移控制，以均匀的加载速率施加逐渐增大的轴向压力，直至试样发生破坏，所述加载速率通常为0.1mm/min，通过试验仪器采集从试验开始至试样破坏全过程的轴向变形量、环向变形量和轴向压力值，由轴向压力值除以岩样横截面面积获得轴向应力，由轴向变形量除以岩样高度获得轴向应变，由环向变形量除以岩样的截面周长获得环向应变，可以由此绘制轴向应力-应变曲线图。
通过上述三轴压缩试验，可以获得轴向应力最大值，以及其所对应的轴向应变和环向应变，将轴向应力最大值的一半记为σ，并获得此轴向应力σ对应的轴向应变及环向应变，轴向应力σ对应的轴向应变记为ε1，轴向应力σ对应的环向应变记为ε3，通过公式
Figure BDA0003633563840000052
以及
Figure BDA0003633563840000053
计算出岩样的弹性模量E和泊松比μ，其中
Figure BDA0003633563840000054
然后，设置不同围压条件，对岩样进行多组三轴压缩试验，获得不同围压下岩样的轴向应力最大值，绘制围压-轴向应力最大值的散点图，并通过线性拟合获得不同围压下岩样的轴向应力最大值的最佳关系直线，将所述最佳关系直线的斜率记为m，将所述最佳关系直线在轴向应力坐标轴上的截距记为σc，通过公式
Figure BDA0003633563840000055
以及
Figure BDA0003633563840000056
计算出岩样的内摩擦角
Figure BDA0003633563840000057
和黏聚力C。
S05、对隧道模型求解，获得初始应力平衡的模型状态；
具体的，所述初始应力平衡的模型状态为模型最大不平衡力值低于默认标准值，所述标准值为1×10-5，如果未能获得初始应力平衡的模型状态，则返回S01，将隧道模型划分为新的六面体单元网格；
S06、再对隧道模型赋予蠕变本构模型，并设置蠕变本构模型参数；
具体的，所述蠕变本构模型为Burgers-Mohr模型，所述Burgers-Mohr模型由Burgers模型与Mohr-Coulomb模型组合而成，所述Burgers模型由Maxwell模型与Kelvin模型串联而成，所述蠕变本构模型参数包括体积模量KB、黏聚力C、内摩擦角
Figure BDA0003633563840000058
Maxwell元件的弹性模量E1和黏滞系数η1以及Kelvin元件的弹性模量E2和黏滞系数η2,所述Maxwell元件的弹性模量E1和黏滞系数η1以及Kelvin元件的弹性模量E2和黏滞系数η2则通过三轴蠕变试验获取。
三轴蠕变试验如下：
在三轴蠕变试验前，先将三轴压缩试验获得的岩样轴向压力最大值的80％除以5得到加载梯度，然后从0开始，按梯度依次增加，获得五个等级，即第一级加载等级、第二级加载等级、第三级加载等级、第四级加载等级和第五级加载等级；
对岩样开展三轴蠕变试验，先将围压以匀速施加到第三主应力大小，所述匀速通常为0.05MPa/s，再施加轴向压力，依次从第一级加载等级到第五级加载等级，轴向压力的加载速率为匀速，通常设置为0.5kN/s，每级加载等级持续时间相同，通常不低于48小时，且当每级荷载下岩样几乎不再发生变形时再进行下一级加载，所述几乎不再发生变形通常指变形速率小于0.0004mm/h，直至岩样发生破坏时停止试验，特别的，当轴向压力为第五级加载等级时，岩样还未发生破坏，则按照加载梯度在第五级加载等级上计算下一等级对应的轴向压力，直到岩样发生破坏时停止试验，由此，获得开始试验至岩样破坏全过程的轴向变形量和轴向压力，由轴向变形量除以岩样高度得到轴向应变，由轴向压力除以岩样横截面积得到轴向应力，并绘制时间-轴向应变-轴向应力图。
因此，所述Burgers-Mohr模型中Burgers模型公式可以按轴向应力加载等级记为：
Figure BDA0003633563840000061
其中ε指的是加载等级对应的轴向应变，σ是加载等级对应的轴向应力，E1为Maxwell元件的弹性模量，η1为Maxwell元件的黏滞系数，E2为Kelvin元件的弹性模量，η2为Kelvin元件的黏滞系数。
利用
Figure BDA0003633563840000062
对时间-轴向应变-轴向应力图进行拟合，计算出每一加载等级的蠕变参数，对每一加载等级的蠕变参数进行算术平均，获得岩样的蠕变参数E1、η1、E2和η2。
S07、然后对开挖岩体分组赋予null模型，对支护结构分组赋予elastic模型，并设定elastic模型参数；
具体的，对开挖岩体分组赋予null模型是模拟隧道开挖过程，对支护结构分组赋予elastic模型是模拟支护结构施作过程，所述支护结构包括锚杆、初衬和二衬；所述elastic模型参数包括支护结构的体积模量和剪切模量；即锚杆的体积模量Km和剪切模量Gm、初衬的体积模量Kc和剪切模量Gc以及二衬的体积模量Ke和剪切模量Ge，支护结构的体积模量和剪切模量可以通过隧道设计资料获得。
S08、设定多个时间点，通过隧道模型计算，获得所述多个时间点对应的云图。
具体的，在隧道模型计算时，先设定蠕变计算使用的时间步长，所述时间步长范围通常为1×10-5-5×10-5，然后对所设定的多个时间点进行求解，可以获得多个时间点对应的云图，所述云图包括孔隙水压力云图、围岩位移云图、围岩应力云图、锚杆位移云图、锚杆应力云图、初衬位移云图、初衬应力云图、二衬位移云图和二衬应力云图等，根据所得到的云图进行大变形机理分析或大变形预测分析，获得水-力作用下隧道的变形与应力在支护结构施作完成后随时间变化的规律。
在本发明中，所涉及到的岩样为直径50mm，高度100mm的圆柱体，由隧道中选取的岩石制作而成，隧道模型的建立优选FLAC3D软件，在本申请中的不平衡力是指模型平衡状态的衡量参数。

Claims (10)

1.水-力作用下隧道大变形滞后时效性数值模拟方法，其特征在于，包括以下步骤：
S01、获取隧道断面尺寸、支护结构类型及尺寸、地下水位面高度和岩层倾斜角，建立隧道模型，并将所述隧道模型划分为六面体单元网格，随后依次将围岩、支护结构和开挖岩体划分为不同的组；
S02、定义所述隧道模型的边界条件，并设置围岩应力；
S03、定义隧道模型渗流条件；
S04、对隧道模型赋予初始本构模型，并设置模型参数；
S05、对隧道模型求解，获得初始应力平衡的模型状态；
S06、再对隧道模型赋予蠕变本构模型，并设置蠕变本构模型参数；
S07、然后对开挖岩体分组赋予null模型，对支护结构分组赋予elastic模型，并设定elastic模型参数；
S08、设定多个时间点，通过隧道模型计算，获得所述多个时间点对应的云图。
2.根据权利要求1所述的水-力作用下隧道大变形滞后时效性数值模拟方法，其特征在于，步骤S05中，如果未能获得初始应力平衡的模型状态，则返回第一步，重新划分网格。
3.根据权利要求1或2所述的水-力作用下隧道大变形滞后时效性数值模拟方法，其特征在于，步骤S05中，所述初始应力平衡的模型状态为模型最大不平衡力值低于默认标准值，所述标准值为1×10-5。
4.根据权利要求3所述的水-力作用下隧道大变形滞后时效性数值模拟方法，其特征在于，步骤S02中，所述边界条件为位移边界条件，即：上表面设置为自由边界，其余各表面均约束法向方向位移，使得所述其余各表面不会随应力的改变发生移动；所述围岩应力与隧道实际受到的地应力一致，所述隧道实际受到的地应力包括第一主应力、第二主应力和第三主应力，通过工程现场地应力测量获得。
5.根据权利要求4所述的水-力作用下隧道大变形滞后时效性数值模拟方法，其特征在于，步骤S03中，所述渗流条件包括渗透系数、水的密度、水的抗拉强度和水的体积模量，所述渗透系数通过三轴渗透试验获取，所述三轴渗透试验过程为：将岩样围压设置成第三主应力大小，所述岩样为圆柱体，通过纯净水在岩样上下两端分别施加大小不同的孔隙水压力，形成渗透压力差，使得纯净水从压力高的一端向压力低的一端渗透，当渗透压力差达到稳定状态后，记录一定时间内水流入岩样的体积，根据达西定律
Figure FDA0003633563830000011
计算出岩样的渗透系数K，其中μ1为水的动力粘滞系数，L为岩样高度，V为Δt时间段内水流入的体积，Δt为时间段，ΔP为渗透压力差，S为岩样的横截面面积。
6.根据权利要求5所述的水-力作用下隧道大变形滞后时效性数值模拟方法，其特征在于，步骤S04中，所述初始本构模型为Mohr-Coulomb模型，所述模型参数包括岩体密度ρ、体积模量KB、剪切模量G、黏聚力C和内摩擦角
Figure FDA0003633563830000021
所述岩体密度ρ采用多个岩样密度的平均值，岩样的密度通过岩样的质量除以岩样的体积获得，所述体积模量
Figure FDA0003633563830000022
所述剪切模量
Figure FDA0003633563830000023
其中E为弹性模量，μ为泊松比；所述弹性模量E、泊松比μ、黏聚力C和内摩擦角
Figure FDA0003633563830000024
通过岩样的三轴压缩试验获得。
7.根据权利要求6所述的水-力作用下隧道大变形滞后时效性数值模拟方法，其特征在于，步骤S06中，所述蠕变本构模型为Burgers-Mohr模型，所述Burgers-Mohr模型由Burgers模型与Mohr-Coulomb模型组合而成，所述Burgers模型由Maxwell模型与Kelvin模型串联而成，所述蠕变本构模型参数包括体积模量KB、黏聚力C、内摩擦角
Figure FDA0003633563830000025
Maxwell元件的弹性模量E1和黏滞系数η1以及Kelvin元件的弹性模量E2和黏滞系数η2。
8.根据权利要求7所述的水-力作用下隧道大变形滞后时效性数值模拟方法，其特征在于，所述Maxwell元件的弹性模量E1和黏滞系数η1以及Kelvin元件的弹性模量E2和黏滞系数η2通过三轴蠕变试验获得。
9.根据权利要求1所述的水-力作用下隧道大变形滞后时效性数值模拟方法，其特征在于，所述支护结构包括锚杆、初衬和二衬；所述elastic模型参数包括支护结构的体积模量和剪切模量；即锚杆的体积模量Km和剪切模量Gm、初衬的体积模量Kc和剪切模量Gc以及二衬的体积模量Ke和剪切模量Ge。
10.根据权利要求1所述的水-力作用下隧道大变形滞后时效性数值模拟方法，其特征在于，所述云图包括孔隙水压力云图、围岩位移云图、围岩应力云图、锚杆位移云图、锚杆应力云图、初衬位移云图、初衬应力云图、二衬位移云图和二衬应力云图。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN119647269A (zh) * 2024-12-06 2025-03-18 水利部交通运输部国家能源局南京水利科学研究院 一种土石坝渗流安全监控预报预警系统与方法
CN120720075A (zh) * 2025-08-15 2025-09-30 中电建路桥集团有限公司 一种公路隧道支护结构牛顿力学形变智能预警平台
CN120805518A (zh) * 2025-09-12 2025-10-17 中南大学 一种山岭隧道支护受力变形数值计算方法、系统及终端

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104598296A (zh) * 2015-01-23 2015-05-06 陈建永 软土深基坑变形数值模拟分析方法
CN105136582A (zh) * 2015-09-24 2015-12-09 中国矿业大学 岩溶隧道防突岩盘失稳破坏模型试验系统及其试验方法
US20160210882A1 (en) * 2014-12-29 2016-07-21 Help Me See Inc. Surgical Simulator System and Method
CN107330191A (zh) * 2017-06-30 2017-11-07 暨南大学 地下水对地铁盾构隧道施工影响的数值模拟分析方法
CN109783924A (zh) * 2019-01-09 2019-05-21 中铁十局集团西北工程有限公司 地下水对地铁盾构隧道施工影响的数值模拟分析方法
CN110348098A (zh) * 2019-07-02 2019-10-18 中铁四局集团有限公司 一种黏质黄土隧道开挖模拟参数赋值方法
US20210017861A1 (en) * 2019-07-19 2021-01-21 Tongji University Method for inspecting service performance of tunnel lining based on defect characteristics thereof
CN114169238A (zh) * 2021-12-06 2022-03-11 广西长兴工程建设有限公司 一种节理发育隧道围岩力学参数自动反演方法

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20160210882A1 (en) * 2014-12-29 2016-07-21 Help Me See Inc. Surgical Simulator System and Method
CN104598296A (zh) * 2015-01-23 2015-05-06 陈建永 软土深基坑变形数值模拟分析方法
CN105136582A (zh) * 2015-09-24 2015-12-09 中国矿业大学 岩溶隧道防突岩盘失稳破坏模型试验系统及其试验方法
CN107330191A (zh) * 2017-06-30 2017-11-07 暨南大学 地下水对地铁盾构隧道施工影响的数值模拟分析方法
CN109783924A (zh) * 2019-01-09 2019-05-21 中铁十局集团西北工程有限公司 地下水对地铁盾构隧道施工影响的数值模拟分析方法
CN110348098A (zh) * 2019-07-02 2019-10-18 中铁四局集团有限公司 一种黏质黄土隧道开挖模拟参数赋值方法
US20210017861A1 (en) * 2019-07-19 2021-01-21 Tongji University Method for inspecting service performance of tunnel lining based on defect characteristics thereof
CN114169238A (zh) * 2021-12-06 2022-03-11 广西长兴工程建设有限公司 一种节理发育隧道围岩力学参数自动反演方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
MIN HU等: "Application of BP Neural Network in Prediction of Ground Settlement in Shield Tunneling", 《2021 IEEE/ACIS 19TH INTERNATIONAL CONFERENCE ON COMPUTER AND INFORMATION SCIENCE (ICIS)》, pages 29 - 35 *
张超群: "下卧倾斜硬层或岩层的软土路基蠕变变形及路面破坏特性研究", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库 工程科技Ⅱ辑》, pages 034 - 246 *

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN119647269A (zh) * 2024-12-06 2025-03-18 水利部交通运输部国家能源局南京水利科学研究院 一种土石坝渗流安全监控预报预警系统与方法
CN119647269B (zh) * 2024-12-06 2025-08-08 水利部交通运输部国家能源局南京水利科学研究院 一种土石坝渗流安全监控预报预警系统与方法
CN120720075A (zh) * 2025-08-15 2025-09-30 中电建路桥集团有限公司 一种公路隧道支护结构牛顿力学形变智能预警平台
CN120805518A (zh) * 2025-09-12 2025-10-17 中南大学 一种山岭隧道支护受力变形数值计算方法、系统及终端

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