【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)屬于隧道安全評估，涉及一種基于位錯與強(qiáng)震耦合的隧道雙參數(shù)安全評價指標(biāo)構(gòu)建方法。
技術(shù)介紹
1、隧道作為城市交通網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵組成部分，在經(jīng)濟(jì)發(fā)展和地域交流中發(fā)揮著日益重要的作用。然而，地層環(huán)境的復(fù)雜多變，以及部分?jǐn)鄬悠扑閹У幕瑒有?yīng)和可能引發(fā)的地震災(zāi)害，均可能對穿越這些斷層的運(yùn)營隧道造成嚴(yán)重破壞。在以往研究中，國內(nèi)外學(xué)者在評估隧道在偶發(fā)災(zāi)害條件下的結(jié)構(gòu)性能時，大多僅考慮單一災(zāi)害的影響，然而，斷層錯動與地震耦合效應(yīng)下隧道結(jié)構(gòu)動態(tài)災(zāi)變機(jī)制更為復(fù)雜，其損傷機(jī)理及變形演化趨勢尚不明確。目前，針對既有斷層滑動及地震等多重災(zāi)害下隧道襯砌性能表征研究，大多數(shù)僅考慮單一地震荷載的影響，且多基于強(qiáng)度理論，難以充分反映隧道結(jié)構(gòu)動態(tài)損傷狀態(tài)和累積損傷。此外，在安全評估指標(biāo)的閾值劃分方面，傳統(tǒng)隧道結(jié)構(gòu)地震安全評價指標(biāo)多采用專家調(diào)研或經(jīng)驗(yàn)法進(jìn)行定性確定，忽視了穿越活動斷層隧道結(jié)構(gòu)所面臨的復(fù)雜巖體環(huán)境的高度不確定性，導(dǎo)致無法準(zhǔn)確評估隧道結(jié)構(gòu)安全性能的演化規(guī)律。
2、綜上所述，盡管國內(nèi)外學(xué)者在強(qiáng)震作用下的隧道安全評價指標(biāo)體系方面已取得初步進(jìn)展和應(yīng)用，但現(xiàn)有研究大多忽視了強(qiáng)震與位錯耦合作用的影響、隧道襯砌累積損傷、能量演化和復(fù)雜巖體環(huán)境的高度不確定性對隧道性能的影響，這導(dǎo)致目前鐵路隧道結(jié)構(gòu)地震安全評價指標(biāo)及其閾值的確定仍存在不足。鑒于當(dāng)前研究與現(xiàn)實(shí)需求之間的差距，合理的安全評價指標(biāo)體系的缺失將無法更好表征穿越斷層隧道襯砌的安全性能，并進(jìn)一步導(dǎo)致隧道運(yùn)營保障所面臨的重大安全隱患。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1
2、第一方面，本專利技術(shù)提供一種基于位錯與強(qiáng)震耦合的隧道雙參數(shù)安全評價指標(biāo)構(gòu)建方法，包括：
3、獲取隧道特征參數(shù)和地層巖土力學(xué)特征參數(shù)，基于所述隧道特征參數(shù)和地層巖土力學(xué)特征參數(shù)確定隧道斷層位錯大小并選取符合規(guī)范譜的地震波；
4、基于所述隧道特征參數(shù)和地層巖土力學(xué)特征參數(shù)建立多特征耦合的非線性動力有限元數(shù)值分析模型；
5、基于所述斷層位錯大小和選取的地震波，并采用所述非線性動力有限元數(shù)值分析模型計算增量動力時程，基于所述增量動力時程得到多重災(zāi)害作用下隧道襯砌結(jié)構(gòu)的動力響應(yīng)曲線；
6、基于隧道徑向收斂率和塑性應(yīng)變建立考慮耦合效應(yīng)的隧道雙參數(shù)安全指標(biāo)函數(shù)；
7、基于隧道損傷等級、損傷狀態(tài)表和所述動力響應(yīng)曲線確定隧道襯砌在斷層錯動及地震強(qiáng)度下的襯砌響應(yīng)-結(jié)構(gòu)性能曲線，基于所述隧道雙參數(shù)安全指標(biāo)函數(shù)和襯砌響應(yīng)-結(jié)構(gòu)性能曲線確定指標(biāo)損傷狀態(tài)及閾值劃分，以指標(biāo)損傷狀態(tài)及閾值劃分作為隧道雙參數(shù)安全評價指標(biāo)。
8、進(jìn)一步的改進(jìn)在于：
9、在建立所述隧道雙參數(shù)安全指標(biāo)函數(shù)表征后，還需進(jìn)行隧道雙參數(shù)安全指標(biāo)綜合評價，包括離散性評價和相關(guān)性評價。
10、所述隧道雙參數(shù)安全指標(biāo)綜合評價具體包括：
11、基于所述多重災(zāi)害作用下隧道襯砌結(jié)構(gòu)的動力響應(yīng)曲線得到若干峰值地面加速度 pga與隧道結(jié)構(gòu)安全指標(biāo)的數(shù)據(jù)集，通過所述數(shù)據(jù)集得到隧道結(jié)構(gòu)安全指標(biāo)和峰值地面加速度的對數(shù)線性關(guān)系函數(shù)；所述隧道結(jié)構(gòu)安全指標(biāo)包括隧道雙參數(shù)安全指標(biāo)、傳統(tǒng)混凝土塑性應(yīng)變安全指標(biāo)和傳統(tǒng)隧道徑向收斂安全指標(biāo)；隧道結(jié)構(gòu)安全指標(biāo)和峰值地面加速度的對數(shù)線性關(guān)系函數(shù)如下式所示：
12、
13、其中， dmall表示隧道結(jié)構(gòu)安全指標(biāo)；ln()為對數(shù)函數(shù)； a、 b是擬合參數(shù)，對峰值地面加速度 pga和相關(guān)隧道安全指標(biāo)展開對數(shù)線性回歸分析得到；
14、通過對數(shù)線性回歸分析函數(shù)，得到隧道安全指標(biāo)的相關(guān)性和離散性評價準(zhǔn)則，相關(guān)性評價具體表達(dá)函數(shù)如下所示：
15、
16、其中， r2為相關(guān)性指標(biāo)， n為數(shù)據(jù)點(diǎn)總數(shù)， i為第 i個數(shù)據(jù)點(diǎn)， yi表示由數(shù)值模擬動力響應(yīng)分析得到的隧道安全指標(biāo)； yis表示由隧道對數(shù)線性關(guān)系函數(shù)得到的預(yù)測值； yim表示所有 yis值的平均值。
17、離散性評價具體表達(dá)函數(shù)如下所示：
18、
19、其中， β為對數(shù)標(biāo)準(zhǔn)差， n為數(shù)據(jù)點(diǎn)總數(shù)， δi為數(shù)據(jù)點(diǎn) i對應(yīng)的隧道安全指標(biāo)。
20、所述基于隧道徑向收斂率和塑性應(yīng)變建立考慮耦合效應(yīng)的隧道雙參數(shù)安全指標(biāo)函數(shù)，具體包括：
21、
22、其中， dm為雙參數(shù)安全指標(biāo)函數(shù)， pm為當(dāng)前塑性應(yīng)變， pu為最大塑性應(yīng)變， θm為當(dāng)前隧道徑向收斂率， θu為最大隧道徑向收斂率， α為修正系數(shù)。
23、所述塑性應(yīng)變計算如下：
24、
25、其中， p總為混凝土總應(yīng)變， p彈為混凝土彈性應(yīng)變。
26、所述隧道徑向收斂率計算如下：
27、
28、其中， d1為隧道變形后的直徑， d為隧道變形前的直徑。
29、基于所述隧道雙參數(shù)安全指標(biāo)函數(shù)確定指標(biāo)損傷狀態(tài)及閾值劃分，具體為：
30、將所述隧道雙參數(shù)安全指標(biāo)函數(shù)表示為 dm；當(dāng)0≤dm<0.11時，隧道狀態(tài)為無損傷；當(dāng)0.11≤dm<0.21時，隧道狀態(tài)為輕微損傷；當(dāng)0.21≤dm<0.38，隧道狀態(tài)為中等損傷；當(dāng)0.38≤dm<0.76時，隧道狀態(tài)為嚴(yán)重?fù)p傷；當(dāng)0.76≤dm，隧道狀態(tài)為垮塌。
31、第二方面，本專利技術(shù)提供一種基于位錯與強(qiáng)震耦合的隧道雙參數(shù)安全評價指標(biāo)構(gòu)建系統(tǒng)，包括：
32、參數(shù)獲取模塊，獲取隧道特征參數(shù)和地層巖土力學(xué)特征參數(shù)，基于所述隧道特征參數(shù)和地層巖土力學(xué)特征參數(shù)確定隧道斷層位錯大小并選取符合規(guī)范譜的地震波；
33、模本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種基于位錯與強(qiáng)震耦合的隧道雙參數(shù)安全評價指標(biāo)構(gòu)建方法，其特征在于，包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于位錯與強(qiáng)震耦合的隧道雙參數(shù)安全評價指標(biāo)構(gòu)建方法，其特征在于，在建立所述隧道雙參數(shù)安全指標(biāo)函數(shù)表征后，還需進(jìn)行隧道雙參數(shù)安全指標(biāo)綜合評價，包括離散性評價和相關(guān)性評價。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于位錯與強(qiáng)震耦合的隧道雙參數(shù)安全評價指標(biāo)構(gòu)建方法，其特征在于，所述隧道雙參數(shù)安全指標(biāo)綜合評價具體包括：
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于位錯與強(qiáng)震耦合的隧道雙參數(shù)安全評價指標(biāo)構(gòu)建方法，其特征在于，所述基于隧道徑向收斂率和塑性應(yīng)變建立考慮耦合效應(yīng)的隧道雙參數(shù)安全指標(biāo)函數(shù)，具體包括：
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于位錯與強(qiáng)震耦合的隧道雙參數(shù)安全評價指標(biāo)構(gòu)建方法，其特征在于，所述塑性應(yīng)變計算如下：
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于位錯與強(qiáng)震耦合的隧道雙參數(shù)安全評價指標(biāo)構(gòu)建方法，其特征在于，所述隧道徑向收斂率計算如下：
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于位錯與強(qiáng)震耦合的隧道雙參數(shù)安全評價指標(biāo)構(gòu)建方法，其特征在于，基于所述隧道雙參數(shù)安全指標(biāo)
8.一種基于位錯與強(qiáng)震耦合的隧道雙參數(shù)安全評價指標(biāo)構(gòu)建系統(tǒng)，其特征在于，包括：
9.一種電子設(shè)備，包括存儲器、處理器以及存儲在所述存儲器中并可在所述處理器上運(yùn)行的計算機(jī)程序，所述處理器執(zhí)行所述計算機(jī)程序時實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1-7任一項(xiàng)所述基于位錯與強(qiáng)震耦合的隧道雙參數(shù)安全評價指標(biāo)構(gòu)建方法。
10.一種計算機(jī)可讀存儲介質(zhì)，所述計算機(jī)可讀存儲介質(zhì)存儲有計算機(jī)程序，所述計算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1-7任一項(xiàng)所述基于位錯與強(qiáng)震耦合的隧道雙參數(shù)安全評價指標(biāo)構(gòu)建方法。
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種基于位錯與強(qiáng)震耦合的隧道雙參數(shù)安全評價指標(biāo)構(gòu)建方法，其特征在于，包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于位錯與強(qiáng)震耦合的隧道雙參數(shù)安全評價指標(biāo)構(gòu)建方法，其特征在于，在建立所述隧道雙參數(shù)安全指標(biāo)函數(shù)表征后，還需進(jìn)行隧道雙參數(shù)安全指標(biāo)綜合評價，包括離散性評價和相關(guān)性評價。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于位錯與強(qiáng)震耦合的隧道雙參數(shù)安全評價指標(biāo)構(gòu)建方法，其特征在于，所述隧道雙參數(shù)安全指標(biāo)綜合評價具體包括：
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于位錯與強(qiáng)震耦合的隧道雙參數(shù)安全評價指標(biāo)構(gòu)建方法，其特征在于，所述基于隧道徑向收斂率和塑性應(yīng)變建立考慮耦合效應(yīng)的隧道雙參數(shù)安全指標(biāo)函數(shù)，具體包括：
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于位錯與強(qiáng)震耦合的隧道雙參數(shù)安全評價指標(biāo)構(gòu)建方法，其特征在于，所述塑性應(yīng)變計算如下：
6.根據(jù)權(quán)利要求4...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：張東明，張陳龍，黃忠凱，朵生君，任晨寧，
申請(專利權(quán))人：中鐵第一勘察設(shè)計院集團(tuán)有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：
還沒有人留言評論。發(fā)表了對其他瀏覽者有用的留言會獲得科技券。