恭喜上海同巖土木工程科技股份有限公司劉學增獲國家專利權
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龍圖騰網恭喜上海同巖土木工程科技股份有限公司申請的專利基于疊合效應的淺埋軟弱破碎圍巖隧道受力變形分析方法獲國家發明授權專利權,本發明授權專利權由國家知識產權局授予,授權公告號為:CN115017587B 。
龍圖騰網通過國家知識產權局官網在2025-04-29發布的發明授權授權公告中獲悉:該發明授權的專利申請號/專利號為:202210650754.6,技術領域涉及:G06F30/13;該發明授權基于疊合效應的淺埋軟弱破碎圍巖隧道受力變形分析方法是由劉學增;楊芝璐;孫州;桑運龍設計研發完成,并于2022-06-09向國家知識產權局提交的專利申請。
本基于疊合效應的淺埋軟弱破碎圍巖隧道受力變形分析方法在說明書摘要公布了:本發明涉及一種基于疊合效應的淺埋軟弱破碎圍巖隧道受力變形分析方法,具體為:根據隧址區地勘報告和隧道設計資料,獲取計算區段內相關土層參數和結構參數;采用地層結構法建立隧道仰拱?土層三維模型;計算圍巖破裂角,并將隧道上方破裂角范圍內圍巖移除;將圍巖壓力及結構自重以均布荷載形式施加在兩側拱腳,獲得設計工況下的隧道拱腳沉降變形和仰拱內力及變形;采用荷載結構法對隧道初期支護結構建立三維模型,獲得相同圍巖壓力下的隧道結構內力及變形;通過疊加原理,獲得設計工況的隧道拱頂沉降變形。本發明有效地解決了常規數值仿真分析時難以模擬仰拱內鼓、拱腳下沉的問題,為無法形成自然拱的隧道變形分析提供了一種數值分析方法。
本發明授權基于疊合效應的淺埋軟弱破碎圍巖隧道受力變形分析方法在權利要求書中公布了:1.一種基于疊合效應的淺埋軟弱破碎圍巖隧道受力變形分析方法,其特征在于,包括如下步驟:S1、根據隧址區的地勘報告,獲取待分析的隧道區段的相關土層參數;S2、根據隧道設計資料,獲取待分析的隧道區段的相關結構參數;S3、計算隧道圍巖破裂角α,其計算表達式如下: 式中,為隧道圍巖內摩擦角;S4、通過三維有限元數值分析軟件,采用地層結構法建立隧道仰拱-土層三維有限元模型,將隧道上方破裂角α范圍內圍巖移除,并賦予模型各部件相關材料參數;S5、計算隧道頂部垂直土壓力P,其計算表達式如下: 式中,i為隧道頂部從上至下土層編號;n為隧道頂部土層數;γi為第i層土層重度;hi為第i層土層厚度;B為隧道跨度;S6、將隧道頂部垂直土壓力P及結構自重W以均布荷載形式施加在兩側拱腳,均布荷載q計算表達式如下: 式中,l為隧道仰拱結構單側拱腳寬度;S7、在兩側破裂面上施加法向分布荷載f,其計算表達式如下: 式中,j為荷載計算點所在土層編號;hj0為j層土中所在計算點距j層頂部的土層厚度;γj為第j層土層重度;S8、設置各部件間的相互作用、模型邊界約束后,進行網格劃分,通過數值計算獲得設計工況下的隧道拱腳沉降變形yj0和仰拱區內力及變形;S9、通過三維有限元數值分析軟件,采用荷載結構法建立隧道初期支護結構三維有限元模型,將隧道頂部垂直土壓力以豎直向下的均布荷載qv形式施加于初期支護結構拱部外表面,均布荷載qv計算表達式如下: 式中,k為隧道初期支護結構的荷載分擔比;S10、將隧道側向土壓力qh施加于初支拱部和邊墻外表面,荷載方向為隧道中線左側水平向右,右側水平向左,qh的計算表達式如下: 式中,λj為第j層土側壓力系數;S11、隧道初支結構全周設置接地彈簧,彈簧剛度根據圍巖的彈性抗力系數確定,設置各部件相互作用和其他邊界約束,對模型進行網格劃分,計算后得到相同設計工況下的隧道拱腳相同位置沉降值yj1,此時隧道襯砌、鋼筋內力及拱頂沉降值yd1;S12、計算隧道拱頂與拱腳位置的沉降差值Δy,其計算表達式如下:Δy=yd1-yj1;S13、根據疊加原理,計算隧道拱頂的實際沉降值yd0,計算表達式如下:yd0=yj0+Δy。
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