一种基于动力学模型的开挖扰动预测方法与流程

本发明涉及数据处理，具体涉及一种基于动力学模型的开挖扰动预测方法。

背景技术：

1、在地下工程开挖过程中，围岩受到开挖卸荷、应力重新分布以及周围不良地质体影响，内部裂隙会随施工扰动持续扩展并引起围岩结构劣化，尤其是在采空区、溶洞等复杂地质条件下，裂隙扩展过程具有隐蔽性和动态演化特征，难以通过单一监测参数准确反映围岩内部损伤发展状态，导致开挖扰动作用下围岩稳定性变化难以及时掌握，影响施工过程中的风险判断和支护措施制定。

技术实现思路

1、本申请提供一种基于动力学模型的开挖扰动预测方法，用于针对解决现有技术中开挖扰动过程中围岩裂隙扩展及稳定性变化难以及时准确预测的技术问题。

2、鉴于上述问题，本申请提供了一种基于动力学模型的开挖扰动预测方法，所述方法包括：

3、采集廊道拱顶沉降值，通过塑性铰回转变形方程求解岩层回转角，推理当前岩层的裂隙贯通度，执行基于塑性铰与贯通度的采空区-溶洞群联动失稳定量判定，生成联合风险等级；将所述联合风险等级作为动力学模型驱动的触发条件，获取各部位的应力主轴旋转角作为裂隙扩展的驱动变量，以溶洞-隧道相对位置参数为空间约束进行三维离散与接触面失效分离下的裂隙扩展与围岩劣化实时推演，得到裂隙扩展分布，其中，所述裂隙扩展分布标识有实时围岩等级；对所述裂隙扩展分布与实时围岩等级进行终端界面弹窗显示，当存在加固需求时通过匹配加固参数组合进行开挖加固指导。

4、本申请中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

5、本申请采集廊道拱顶沉降值，通过塑性铰回转变形方程求解岩层回转角，推理当前岩层的裂隙贯通度，执行基于塑性铰与贯通度的采空区-溶洞群联动失稳定量判定，生成联合风险等级；将所述联合风险等级作为动力学模型驱动的触发条件，获取各部位的应力主轴旋转角作为裂隙扩展的驱动变量，以溶洞-隧道相对位置参数为空间约束进行三维离散与接触面失效分离下的裂隙扩展与围岩劣化实时推演，得到裂隙扩展分布，其中，所述裂隙扩展分布标识有实时围岩等级；对所述裂隙扩展分布与实时围岩等级进行终端界面弹窗显示，当存在加固需求时通过匹配加固参数组合进行开挖加固指导。本发明解决现有技术中开挖扰动过程中围岩裂隙扩展及稳定性变化难以及时准确预测的技术问题，通过基于拱顶沉降值、裂隙贯通度及应力主轴旋转角驱动动力学模型进行裂隙扩展演化分析，达到提高开挖扰动预测准确性及围岩稳定风险预警能力的技术效果。

1.一种基于动力学模型的开挖扰动预测方法，其特征在于，所述方法包括：

2.如权利要求1所述的一种基于动力学模型的开挖扰动预测方法，其特征在于，执行基于塑性铰与贯通度的采空区-溶洞群联动失稳定量判定，生成联合风险等级，包括：

3.如权利要求2所述的一种基于动力学模型的开挖扰动预测方法，其特征在于，以岩层岩性对应的导水阈值作为贯通度安全边界，当裂隙贯通度大于等于贯通度安全边界，判定岩层形成导气导水通道；

4.如权利要求3所述的一种基于动力学模型的开挖扰动预测方法，其特征在于，塑性铰回转变形方程表征岩层在采空区上方发生弯曲下沉时形成的铰接转动变形关系，表征为：δs=i×sin(0.5β)，其中，δs为廊道拱顶沉降值，i为岩梁长度，β为岩层回转角；

5.如权利要求1所述的一种基于动力学模型的开挖扰动预测方法，其特征在于，得到裂隙扩展分布，包括：

6.如权利要求5所述的一种基于动力学模型的开挖扰动预测方法，其特征在于，获取应力主轴旋转角，包括：

7.如权利要求6所述的一种基于动力学模型的开挖扰动预测方法，其特征在于，所述扩展驱动变量中，将旋转角幅值映射为裂隙扩展速率，将旋转角方向映射为裂隙扩展方向。

8.如权利要求7所述的一种基于动力学模型的开挖扰动预测方法，其特征在于，执行裂隙扩展的动力演化，得到裂隙扩展分布，包括：

9.如权利要求8所述的一种基于动力学模型的开挖扰动预测方法，其特征在于，所述裂隙扩展分布标识有实时围岩等级，包括：

10.如权利要求1所述的一种基于动力学模型的开挖扰动预测方法，其特征在于，存在加固需求时通过匹配加固参数组合进行开挖加固指导，包括：