本申請涉及計算機，尤其涉及一種基于擾動能的深部地下洞室支護評估方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、在地下洞室施工中，支護技術(shù)(如噴射混凝土、錨桿支護等)用于保護圍巖，確保巖體穩(wěn)定，防止開挖過程中發(fā)生塌方或巖體失穩(wěn)。錨桿支護是一種有效的支護方法，特別適用于深部隧道和洞室的圍巖支護。在安裝過程中，錨桿需要通過鉆孔將其固定在圍巖中，形成一個“錨固”系統(tǒng)。但在某些情況下，錨桿的施工過程也可能引發(fā)圍巖的擾動。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本申請實施例提供了一種基于擾動能的深部地下洞室支護評估方法及系統(tǒng)，能夠解決現(xiàn)場錨桿/錨索系統(tǒng)支護結(jié)構(gòu)未能及時設(shè)置或施加方式不當(dāng)，釋放出額外的擾動能，從而導(dǎo)致的局部的應(yīng)力集中、劇烈變形，甚至塌方、巖爆等地質(zhì)災(zāi)害的問題。

2、本申請實施例的第一方面提供了一種基于擾動能的深部地下洞室支護評估方法，包括：

3、基于圍巖變形信息提出深部地下洞室擾動能指標(biāo)，以評估洞室開挖擾動時圍巖所釋放的能量；

4、基于初始地應(yīng)力場確定初始支護方案的初始支護點分布信息，以評估每個所述初始支護點在進行支護鉆孔時對圍巖的獨立影響特征以及多個所述初始支護點同時進行支護鉆孔時對圍巖的關(guān)聯(lián)影響特征；

5、基于所述獨立影響特征和所述關(guān)聯(lián)影響特征確定與機械開挖擾動相似的支護鉆孔模擬方案，所述支護鉆孔模擬方案包括鉆孔位置分布和鉆孔深度；

6、監(jiān)測在所述支護鉆孔模擬方案執(zhí)行過程中實際擾動信息，以基于所述實際擾動信息優(yōu)化所述初始支護方案。

7、可選地，還包括：

8、監(jiān)測鉆孔和錨桿設(shè)置過程中的擾動數(shù)據(jù)以獲得所述獨立影響特征。

9、可選的，還包括：

10、監(jiān)測不同初始支護點的鉆孔和錨桿設(shè)置過程中的擾動數(shù)據(jù)以獲得所述關(guān)聯(lián)影響特征。

11、可選的，還包括：

12、基于不同初始支護點鉆孔和錨桿設(shè)置過程中的擾動數(shù)據(jù)以獲得所述獨立影響特征，結(jié)合地應(yīng)力場模型預(yù)測不同初始支護點的鉆孔和錨桿設(shè)置過程中的擾動數(shù)據(jù)以獲得所述關(guān)聯(lián)影響特征。

13、可選的，所述基于不同初始支護點鉆孔和錨桿設(shè)置過程中的擾動數(shù)據(jù)以獲得所述獨立影響特征，結(jié)合地應(yīng)力場模型預(yù)測不同初始支護點的鉆孔和錨桿設(shè)置過程中的擾動數(shù)據(jù)以獲得所述關(guān)聯(lián)影響特征，包括：

14、基于不同初始支護點鉆孔和錨桿設(shè)置過程中的擾動數(shù)據(jù)以獲得所述獨立影響特征，結(jié)合地應(yīng)力場模型采用有限元法，分析多個支護點的應(yīng)力疊加和裂縫擴展。

15、可選的，所述基于不同初始支護點鉆孔和錨桿設(shè)置過程中的擾動數(shù)據(jù)以獲得所述獨立影響特征，結(jié)合地應(yīng)力場模型預(yù)測不同初始支護點的鉆孔和錨桿設(shè)置過程中的擾動數(shù)據(jù)以獲得所述關(guān)聯(lián)影響特征，包括：

16、基于不同初始支護點鉆孔和錨桿設(shè)置過程中的擾動數(shù)據(jù)以獲得所述獨立影響特征，結(jié)合地應(yīng)力場模型進行動力學(xué)模擬，計算振動能量的疊加效應(yīng)和傳播范圍。

17、可選的，還包括：

18、基于初始地應(yīng)力場獲取巖體初始應(yīng)力場分布；

19、識別機械開挖過程中可能的高應(yīng)力集中區(qū)域，所述支護鉆孔模擬方案中的支護鉆孔分布于所述高應(yīng)力集中區(qū)域。

20、本申請實施例第二方面提供了一種基于擾動能的深部地下洞室支護評估裝置，包括：

21、建模單元，用于采用數(shù)值模擬方法建立初步的地應(yīng)力場模型，所述初步的應(yīng)力場模型是基于巖土勘察數(shù)據(jù)、現(xiàn)場地應(yīng)力測量數(shù)據(jù)中的至少一者確定的，所述巖土勘察數(shù)據(jù)包括水文地質(zhì)數(shù)據(jù)；

22、優(yōu)化單元，用于利用實測數(shù)據(jù)和數(shù)值模擬結(jié)合，通過反演技術(shù)優(yōu)化所述初步的地應(yīng)力場模型得到優(yōu)化地應(yīng)力場；

23、確定單元，用于在融雪或降水場景后采集圍巖實際變化特征與基于所述優(yōu)化地應(yīng)力場模擬得到的圍巖理論變化特征相差小于預(yù)設(shè)值的情況下，確定所述優(yōu)化地應(yīng)力場為初始地應(yīng)力場。

24、本申請實施例第三方面提供了一種電子系統(tǒng)，包括存儲器、處理器，所述處理器用于執(zhí)行存儲器中存儲的計算機程序時實現(xiàn)上述的基于擾動能的深部地下洞室支護評估方法的步驟。

25、本申請實施例第四方面提供了一種計算機可讀存儲介質(zhì)，其上存儲有計算機程序，所述計算機程序被處理器執(zhí)行時實現(xiàn)上述的基于擾動能的深部地下洞室支護評估方法的步驟。

26、綜上，本申請實施例提供的基于擾動能的深部地下洞室支護評估方法，通過基于初始地應(yīng)力場確定初始支護方案的初始支護點分布信息，以評估每個所述初始支護點在進行支護鉆孔時對圍巖的獨立影響特征以及多個所述初始支護點同時進行支護鉆孔時對圍巖的關(guān)聯(lián)影響特征；基于所述獨立影響特征和所述關(guān)聯(lián)影響特征確定與機械開挖擾動相似的支護鉆孔模擬方案，所述支護鉆孔模擬方案包括鉆孔位置分布和鉆孔深度；監(jiān)測在所述支護鉆孔模擬方案執(zhí)行過程中實際擾動信息，以基于所述實際擾動信息優(yōu)化所述初始支護方案。由此，在傳統(tǒng)的地下洞室施工中，支護設(shè)置通常被視為單獨的保護過程，其產(chǎn)生的擾動被認為是不可避免的施工影響。但本方案將支護設(shè)置(特別是鉆孔和錨桿安裝)過程中生成的擾動，視為寶貴的實驗條件，用以模擬后續(xù)機械開挖的擾動特性，從而提供真實、精準(zhǔn)的參考信息。將支護設(shè)置過程中不可避免的擾動轉(zhuǎn)化為有價值的圍巖響應(yīng)實驗，從而避免專門進行額外的模擬實驗，節(jié)省資源和時間。通過監(jiān)測支護過程中擾動能的傳播和應(yīng)力重分布，提取真實地質(zhì)條件下的圍巖響應(yīng)數(shù)據(jù)，作為后續(xù)機械開挖設(shè)計的重要依據(jù)。

27、相應(yīng)地，本發(fā)明實施例提供的基于擾動能的深部地下洞室支護評估裝置、電子系統(tǒng)和計算機可讀存儲介質(zhì)，也同樣具有上述技術(shù)效果。

技術(shù)特征：

1.一種基于擾動能的深部地下洞室支護評估方法，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，還包括：

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，還包括：

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，還包括：

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述基于不同初始支護點鉆孔和錨桿設(shè)置過程中的擾動數(shù)據(jù)以獲得所述獨立影響特征，結(jié)合地應(yīng)力場模型預(yù)測不同初始支護點的鉆孔和錨桿設(shè)置過程中的擾動數(shù)據(jù)以獲得所述關(guān)聯(lián)影響特征，包括：

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述基于不同初始支護點鉆孔和錨桿設(shè)置過程中的擾動數(shù)據(jù)以獲得所述獨立影響特征，結(jié)合地應(yīng)力場模型預(yù)測不同初始支護點的鉆孔和錨桿設(shè)置過程中的擾動數(shù)據(jù)以獲得所述關(guān)聯(lián)影響特征，包括：

7.根據(jù)權(quán)利要求1-6中任一項所述的方法，其特征在于，還包括：

8.一種基于擾動能的深部地下洞室支護評估裝置，其特征在于，包括：

9.一種電子系統(tǒng)，包括存儲器、處理器，其特征在于，所述處理器用于執(zhí)行存儲器中存儲的計算機程序時實現(xiàn)如權(quán)利要求1至7中任一項所述的基于擾動能的深部地下洞室支護評估方法的步驟。

10.一種計算機可讀存儲介質(zhì)，其上存儲有計算機程序，其特征在于：所述計算機程序被處理器執(zhí)行時實現(xiàn)如權(quán)利要求1至7中任一項所述的基于擾動能的深部地下洞室支護評估方法的步驟。

技術(shù)總結(jié)
本申請實施例提供了一種基于擾動能的深部地下洞室支護評估方法及系統(tǒng)，能夠解決現(xiàn)場錨桿/錨索系統(tǒng)支護結(jié)構(gòu)未能及時設(shè)置或施加方式不當(dāng)，圍巖釋放出額外的擾動能，從而導(dǎo)致的局部的應(yīng)力集中、劇烈變形，甚至塌方、巖爆等地質(zhì)災(zāi)害的問題。該方法包括：基于初始地應(yīng)力場確定初始支護方案的初始支護點分布信息；基于所述獨立影響特征和所述關(guān)聯(lián)影響特征確定與機械開挖擾動相似的支護鉆孔模擬方案，所述支護鉆孔模擬方案包括鉆孔位置分布和鉆孔深度；監(jiān)測在所述支護鉆孔模擬方案執(zhí)行過程中實際擾動信息，以基于所述實際擾動信息優(yōu)化所述初始支護方案。

技術(shù)研發(fā)人員：夏勇,侯東奇,徐鼎平,程麗娟,劉曉勇,韓永,江權(quán)
受保護的技術(shù)使用者：中國電建集團成都勘測設(shè)計研究院有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/15