围岩稳定性评价方法及装置

1.本技术涉及土木工程技术领域，具体而言，涉及一种围岩稳定性评价方法及装置。

背景技术：

2.随着我国交通运输事业的迅速发展，隧道工程建设的数量越来越多，隧道安全施工与安全管理问题愈来愈受到人们的重视，如何对隧道施工过程中的围岩稳定性做出合理评价尤为重要；且就隧道设计而言,其首要目标就是要保证开挖、支护后围岩和支护结构的安全稳定,而隧道围岩的稳定性评价是隧道设计、施工的理论基础，直接决定着工程的经济性和安全性。并且准确评价隧道围岩的稳定性能够为围岩失稳破坏的防治提供科学依据。因此如何准确评价隧道围岩稳定性是亟需解决的问题。

技术实现要素：

3.本技术的主要目的在于提供一种围岩稳定性评价方法及装置，解决如何更准确的评价隧道围岩稳定性。
4.为了实现上述目的，根据本技术的第一方面，提供了一种围岩稳定性评价方法。
5.根据本技术的围岩稳定性评价方法包括：根据隧道施工现场数据建立模拟隧道施工的施工模型；基于所述施工模型获取隧道围岩的主评价指标和次评价指标，所述主评价指标包括围岩安全系数和围岩变形值，所述次评价指标包括初期支护结构应力值和塑性区分布情况；分别判断所述围岩安全系数、所述围岩变形值、所述初期支护结构应力值、所述塑性区分布情况是否满足指标评定标准；根据所述判断的结果对所述隧道围岩的稳定性进行评价。
6.可选的，所述根据所述判断的结果对所述隧道围岩的稳定性进行评价包括：若所述围岩安全系数和所述围岩变形值都不满足所述指标评定标准，则确定所述隧道围岩不稳定；若所述围岩安全系数或所述围岩变形值不满足所述指标评定标准，则确定所述隧道围岩在预设时段内存在不稳定风险；若所述围岩安全系数和所述围岩变形值都满足所述指标评定标准，且所述初期支护结构应力值或所述塑性区分布情况不满足所述指标评定标准，则确定所述隧道围岩需要加强初期支护；若所述围岩安全系数和所述围岩变形值都满足所述指标评定标准，且所述初期支护结构应力值和所述塑性区分布情况也满足所述指标评定标准，则确定所述隧道围岩稳定。
7.可选的，所述基于所述施工模型获取隧道围岩的主评价指标和次评价指标包括：根据强度折减系数法计算所述围岩安全系数；对所述施工模型中的隧道典型断面的围岩位移进行监测，并根据监测数据获取围岩变形峰值；对所述施工模型中的初期支护结构的应力进行监测，获取所述初期支护结构应力值；根据所述施工模型对应的围岩塑性区分布云图确定所述塑性区分布情况。
8.可选的，所述分别判断所述围岩安全系数、所述围岩变形值、所述初期支护结构应力值、所述塑性区分布情况是否满足指标评定标准包括：判断所述围岩安全系数是否大于
所述指标评定标准中的围岩安全系数标准值；以及，判断所述围岩变形峰值是否小于所述指标评定标准中的围岩变形峰值；以及，判断所述初期支护结构应力值是否小于所述指标评定标准中的支护结构的应力极限值；以及，判断所述塑性区分布情况是否满足所述指标评定标准中的不发生塑性区贯通。
9.可选的，所述根据强度折减系数法计算所述围岩安全系数包括：选取任一折减系数作为初始强度折减系数，根据所述初始强度折减系数对隧道围岩的强度参数进行折减；将折减后的强度参数作为计算参数进行有限元计算；若所述有限元计算收敛，则按照预设增加原则增加初始强度折减系数，并根据增加后的初始强度折减系数对所述强度参数进行重新折减；将重新折减后的强度参数作为计算参数进行所述有限元计算，将所述有限元计算在收敛和不收敛的边界时对应的强度折减系数确定为所述围岩安全系数。
10.可选的，所述根据隧道施工现场数据建立模拟隧道施工的施工模型包括：获取所述隧道施工现场数据；基于仿真软件flac3d和所述隧道施工现场数据建立所述施工模型。
11.为了实现上述目的，根据本技术的第二方面，提供了一种围岩稳定性评价装置。
12.根据本技术的围岩稳定性评价装置包括：建立单元，用于根据隧道施工现场数据建立模拟隧道施工的施工模型；获取单元，用于基于所述施工模型获取隧道围岩的主评价指标和次评价指标，所述主评价指标包括围岩安全系数和围岩变形值，所述次评价指标包括初期支护结构应力值和塑性区分布情况；判断单元，用于分别判断所述围岩安全系数、所述围岩变形值、所述初期支护结构应力值、所述塑性区分布情况是否满足指标评定标准；评价单元，用于根据所述判断的结果对所述隧道围岩的稳定性进行评价。
13.可选的，所述评价单元，包括：第一评价模块，用于若所述围岩安全系数和所述围岩变形值都不满足所述指标评定标准，则确定所述隧道围岩不稳定；第二评价模块，用于若所述围岩安全系数或所述围岩变形值不满足所述指标评定标准，则确定所述隧道围岩在预设时段内存在不稳定风险；第三评价模块，用于若所述围岩安全系数和所述围岩变形值都满足所述指标评定标准，且所述初期支护结构应力值或所述塑性区分布情况不满足所述指标评定标准，则确定所述隧道围岩需要加强初期支护；第四评价模块，用于若所述围岩安全系数和所述围岩变形值都满足所述指标评定标准，且所述初期支护结构应力值和所述塑性区分布情况也满足所述指标评定标准，则确定所述隧道围岩稳定。
14.可选的，所述获取单元包括：第一获取模块，用于根据强度折减系数法计算所述围岩安全系数；第二获取模块，用于对所述施工模型中的隧道典型断面的围岩位移进行监测，并根据监测数据获取围岩变形峰值；第三获取模块，用于对所述施工模型中的初期支护结构的应力进行监测，获取所述初期支护结构应力值；第四获取模块，用于根据所述施工模型对应的围岩塑性区分布云图确定所述塑性区分布情况。
15.可选的，所述判断单元包括：第一判断模块，用于判断所述围岩安全系数是否大于所述指标评定标准中的围岩安全系数标准值；第二判断模块，用于判断所述围岩变形峰值是否小于所述指标评定标准中的围岩变形峰值；第三判断模块，用于判断所述初期支护结构应力值是否小于所述指标评定标准中的支护结构的应力极限值；第四判断模块，用于判断所述塑性区分布情况是否满足所述指标评定标准中的不发生塑性区贯通。
16.可选的，所述第一获取模块，用于：选取任一折减系数作为初始强度折减系数，根据所述初始强度折减系数对隧道围岩的强度参数进行折减；将折减后的强度参数作为计算
参数进行有限元计算；若所述有限元计算收敛，则按照预设增加原则增加初始强度折减系数，并根据增加后的初始强度折减系数对所述强度参数进行重新折减；将重新折减后的强度参数作为计算参数进行所述有限元计算，将所述有限元计算在收敛和不收敛的边界时对应的强度折减系数确定为所述围岩安全系数。
17.可选的，所述建立单元包括：第五获取模块，用于获取所述隧道施工现场数据；建立模块，用于基于仿真软件flac3d和所述隧道施工现场数据建立所述施工模型。
18.为了实现上述目的，根据本技术的第三方面，提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机指令，所述计算机指令用于使所述计算机执行上述第一方面中任意一项所述的围岩稳定性评价方法。
19.为了实现上述目的，根据本技术的第四方面，提供了一种电子设备，包括：至少一个处理器；以及与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的计算机程序，所述计算机程序被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器执行上述第一方面中任意一项所述的围岩稳定性评价方法。
20.在本技术实施例的围岩稳定性评价方法及装置中，首先根据隧道施工现场数据建立模拟隧道施工的施工模型；然后基于施工模型获取隧道围岩的主评价指标围岩安全系数和围岩变形值，次评价指标初期支护结构应力值和塑性区分布情况；然后分别判断围岩安全系数、围岩变形值、初期支护结构应力值、塑性区分布情况是否满足指标评定标准；根据判断的结果对隧道围岩的稳定性进行评价。可以看出，本技术实施例以变形、应力、塑性区情况和围岩安全系数多种参数为指标来综合判断围岩稳定性，结果更加准确有效。
附图说明
21.构成本技术的一部分的附图用来提供对本技术的进一步理解，使得本技术的其它特征、目的和优点变得更明显。本技术的示意性实施例附图及其说明用于解释本技术，并不构成对本技术的不当限定。在附图中：
22.图1是根据本技术实施例提供的一种围岩稳定性评价方法流程图；
23.图2是根据本技术实施例提供的一种一种围岩塑性区分布云图的示意图；
24.图3是根据本技术实施例提供的一种围岩稳定性评价装置的组成框图；
25.图4是根据本技术实施例提供的另一种围岩稳定性评价装置的组成框图。
具体实施方式
26.为了使本技术领域的人员更好地理解本技术方案，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本技术保护的范围。
27.需要说明的是，本技术的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本技术的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的
过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
28.需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本技术。
29.根据本技术实施例，提供了一种围岩稳定性评价方法，如图1所示，该方法包括如下的步骤s101-s104：s101.根据隧道施工现场数据建立模拟隧道施工的施工模型；s102.基于施工模型获取隧道围岩的主评价指标和次评价指标；主评价指标包括围岩安全系数和围岩变形值，次评价指标包括初期支护结构应力值和塑性区分布情况；s103.分别判断围岩安全系数、围岩变形值、初期支护结构应力值、塑性区分布情况是否满足指标评定标准；s104.根据判断的结果对隧道围岩的稳定性进行评价。
30.步骤s101中，隧道施工现场数据为隧道岩体类型、隧道规格、支护结构、支护参数、施工步长、施工工序等实际施工的数据。获取隧道施工现场数据后可以基于仿真软件建立模拟隧道施工的施工模型。具体的，本技术实施例提供一种建立模拟隧道施工的施工模型的方式：采用flac3d(fast lagrangian analysis of continua)进行隧道开挖模拟，计算模型采用地层-结构模型，其中，地层和隧道初支采用zone单元模拟，锚杆采用cable单元模拟，拱架采用beam单元模拟，岩体、混凝土采用8节点6面体实体单元模拟，以实际工程应用的支护措施为模型支护参数；模型以1m为单位进行开挖，结合实际工程，1.8m为一个施工步长；锚杆拱架施工距掌子面为6m，喷射混凝土范围为270
°
，距离掌子面为60m。模型施工步序为：隧道开挖
→
开挖6m后施作锚杆和拱架
→
开挖60m后施作喷射混凝土。其中，flac3d是能够进行土质、岩石和其它材料的三维结构受力特性模拟和塑性流动分析，以及通过调整三维网格中的多面体单元来拟合实际的结构的仿真软件。需要说明的是，在实际的应用中，也可以使用其他的可以建立隧道施工模型的仿真工具，本技术实施例不做限制。另外，上述示例中的具体的参数在实际的应用中是根据实际的施工确定的。
31.步骤s102中，基于施工模型获取隧道围岩的主评价指标和次评价指标具体包括以下步骤：s1021.根据强度折减系数法计算围岩安全系数；s1022.对施工模型中的隧道典型断面的围岩位移进行监测，并根据监测数据获取围岩变形峰值；s1023.对施工模型中的初期支护结构的应力进行监测，获取初期支护结构应力值；s1024.根据施工模型对应的围岩塑性区分布云图确定塑性区分布情况。步骤s1021-s1024四个步骤在具体的应用中，没有严格的先后顺序的限制，只要能获取到主评价指标和次评价指标即可。
32.在s1021中，根据强度折减系数法计算围岩安全系数具体实现为：选取任一折减系数作为初始强度折减系数，根据初始强度折减系数对隧道围岩的强度参数进行折减；将折减后的强度参数作为计算参数进行有限元计算；若有限元计算收敛，则按照预设增加原则增加初始强度折减系数，并根据增加后的初始强度折减系数对强度参数进行重新折减；将重新折减后的强度参数作为计算参数进行有限元计算，将有限元计算在收敛和不收敛的边界时对应的强度折减系数确定为围岩安全系数。强度参数包括粘聚力和内摩擦角，对强度参数按照公式ce＝c/f，进行折减，公式中c为粘聚力，单位为mpa；为内摩擦角，单位为度；f为折减系数；ce，为一组新的粘聚力和内摩擦角。有限元计算可以通过有限元软件实现，计算后如果程序(有限元计算程序)收敛，则
按照预设增加原则增加初始强度折减系数。预设增加原则是人为设定的，可以为每次增加一定值，比如每次增加20％，也可以是根据经验选择任意值增加等等。增加初始强度折减系数后并根据增加后的初始强度折减系数对强度参数进行重新折减，折减方式也是按照上述公式折减，循环进行折减、有限元计算，直到有限元计算在收敛和不收敛的边界时对应的强度折减系数确定为围岩安全系数。
33.在s1022中对施工模型中的隧道典型断面的围岩位移进行监测，并根据监测数据获取围岩变形峰值，具体包括：选择变形较大断面进行拱顶、底部、水平三个方向的位移进行监测，得到拱顶沉降数据、底部隆起数据、水平收敛数据，并根据拱顶沉降数据、底部隆起数据、水平收敛数据分析确定拱顶的沉降峰值(最大值)、底部隆起峰值(最大值)、水平收敛峰值(最大值)。需要说明的是在获取围岩变形峰值时，选择的是变形较大断面作为典型断面进行相关数据的监测获取到的，其他的指标也是基于变形较大断面获取到的。变形较大断面稳定性相比于其他的断面应该是最差的，如果基于变形较大断面获取围岩稳定性评价指标能够满足围岩稳定的标准，那么所有的围岩也是稳定的。
34.在s1023中，对施工模型中的初期支护结构的应力进行监测，获取初期支护结构应力值，具体包括：假设初期支护结构包括拱架、锚杆、喷射的混凝土三种结构。则对拱架、锚杆、喷射的混凝土三种结构的受力进行监测，分别得到对应的应力值。拱架得到的是压应力值，锚杆得到的是拉应力值和压应力值，喷射的混凝土得到的是最大主应力值和最小主应力值。
35.在s1024中，根据施工模型对应的围岩塑性区分布云图确定塑性区分布情况，具体包括：围岩塑性区是指围岩上部荷载产生压力超过岩体极限承载力，使局部岩体产生变形不可恢复的屈服区域。不同类型的岩体对应的岩体的极限承载能力不同。在仿真软件中根据对岩体变形的监测数据可以生成围岩塑性区分布云图，从围岩塑性区分布云图中可以确定围岩塑性区分布情况。具体的如图2所示，为一种围岩塑性区分布云图的示意图，其中，右侧是分布云图，右分布云图中的点是有坐标的，因此可以确定塑性区范围；左侧是图的说明，其中shear-p塑性区贯通；shear表示剪切破坏，n为now，指当前循环中出现，p表示previous，表示在以前的循环出现。从图2可以确定塑性区均匀，拱顶范围塑性区较大，在隧道的开挖过程中洞周围岩发生了连续的塑性剪切变形并形成贯通。还需要说明的是，由于仿真软件得到的塑性区不能很好的表征最终时刻塑性区分布，而是对历史出现过的塑性区范围进行的记录和叠加。因此，仅将塑性区分布情况作为次要评价指标。
36.完成步骤s102中主主评价指标和次评价指标的获取后，进入步骤s103分别每种指标是否满足指标评定标准。指标评定标准中规定了不同指标的评定标准，在对每种指标进行评定时选择对应的评定标准进行评定。每种指标的评定标准都是基于行业中的相关标准、手册等确的。比如gb50086、《岩土工程监测手册》、《中华人民共和国电力行业标准》(dl/t55415-2009)、《水利水电工程地下建筑物工程地质勘探技术规程》中附录m1中的规定等。具体的，判断围岩安全系数是否满足评定标准，具体是判断围岩安全系数是否大于指标评定标准中的围岩安全系数标准值，若大于则表示围岩安全系数满足指标评定标准，否则，围岩安全系数不满足指标评定标准；对于判断围岩变形值是否满足评定标准，具体是判断围岩变形峰值是否小于指标评定标准中的围岩变形峰值，围岩峰值包括拱顶的沉降峰值、底部隆起峰值、水平收敛峰值，每一个峰值都要与其在指标评定标准中的围岩变形峰值进行
比较，若三个峰值都小于指标评定标准中的对应的围岩变形峰值，则满足表示围岩变形峰值满足指标评定标准，否则，围岩变形峰值不满足指标评定标准；对于判断初期支护结构应力值是否满足指标评定标准，具体为判断初期支护结构应力值是否小于指标评定标准中的支护结构的应力极限值，在不同的施工项目中可能不包括不同种类的多种初期支护结构，在进行评定时，要将每个支护结构的应力值与其在指标评定标准中对应的应力极限值进行比较，若每个支护结构的应力值都小于指标评定标准中对应的应力极限值，则表示初期支护结构应力值满足指标评定标准，否则，初期支护结构应力值满足指标评定标准。对于判断塑性区分布情况是否满足指标评定标准，具体为判断塑性区分布情况是否满足指标评定标准中的不发生塑性区贯通。
37.完成步骤s103中每个指标的判断后，进入步骤s104根据判断的结果对隧道围岩的稳定性进行评价。评价依据为：当两个主评价指标中均不满足安全要求则认为围岩不稳定，其中一个不满足则认为围岩长期稳定存在潜在风险；当两个主评价指标均满足安全要求但初期支护结构受力和塑性区分布情况中至少有一个不满足时，需要对初支进行加强。结合本技术实施例具体的评价方式为：若围岩安全系数和围岩变形值都不满足指标评定标准，则确定隧道围岩不稳定；若围岩安全系数或围岩变形值不满足指标评定标准，则确定隧道围岩在预设时段内存在不稳定风险，其中预设时段内通常为一个较长的时间，无法给出一个固定的时段，是一个定性的说明，即隧道围岩长期存在不稳定风险；若围岩安全系数和围岩变形值都满足指标评定标准，且初期支护结构应力值或塑性区分布情况不满足指标评定标准，则确定隧道围岩需要加强初期支护；若围岩安全系数和围岩变形值都满足指标评定标准，且初期支护结构应力值和塑性区分布情况也满足指标评定标准，则确定隧道围岩稳定。
38.针对上述图1中的围岩稳定性评价方法，还结合实际的施工案例进行了具体的说明，具体如下：
39.针对较软弱破碎的iv类和v类围岩，采用flac3d进行隧道开挖模拟，计算模型采用地层-结构模型其中，地层和隧道初支采用zone单元模拟，锚杆采用cable单元模拟，拱架采用beam单元模拟，岩体、混凝土采用8节点6面体实体单元模拟，以实际工程应用的支护措施为模型支护参数；模型以1m为单位进行开挖，结合实际工程，1.8m为一个施工步长；锚杆拱架施工距掌子面为6m，喷射混凝土范围为270
°
，距离掌子面为60m。模型施工步序为：隧道开挖
→
开挖6m后施作锚杆和拱架
→
开挖60m后施作喷射混凝土；
40.选择变形较大断面的计算结果为代表进行分析：
41.由数值计算结果得到的围岩变形呈对称分布，如表1所示，为围岩变形结果统计表，其中拱顶沉降最大值为88.1mm，底部隆起最大值为71.9mm，水平收敛最大值为160.3mm，围岩变形较大；表1中洞周允许收敛值为上述实施例中的指标评定标准中的围岩变形峰值。
42.表1围岩变形结果统计表
[0043][0044]
图2为对应的围岩塑性区分布云图，确定塑性区分布情况为：塑性区范围为2.5～3.2m，塑性区均匀，拱顶范围塑性区较大，其中shear-p塑性区贯通；
[0045]
初期支护结构受力如表2所示，其中：拱架最大压应力为68.71mpa；锚杆最大拉应力为63.63mpa；喷射混凝土应力较小，最大主应力为0.003mpa，最小主应力为2.18mpa；表2中强度设计值为上述实施例中的指标评定标准中的支护结构的应力极限值。
[0046]
表2初期支护结构受力结果统计
[0047][0048][0049]
基于施工模型计算的结果，对围岩稳定性的分析及评价如下：
[0050]
1)围岩变形方面，数值计算围岩变形结果表明，未施作二衬混凝土前，最大拱顶沉降为88.1mm，大于洞内允许收敛值78mm，不满足指标评定标准中的围岩变形峰值；底部隆起最大值为71.9mm小于78mm，满足指标评定标准中的围岩变形峰值；水平收敛最大值为160.3mm，大于洞内允许收敛值156mm，不满足指标评定标准中的围岩变形峰值。
[0051]
2)塑性区范围为2.5～3.2m，其中shear-p塑性区发生贯通，不满足指标评定标准。
[0052]
3)初期支护结构受力方面，计算结果表明，初期支护结构拱架整体受压和锚杆整体受拉，拱架最大压应力为68.71mpa均小于215mpa，满足指标评定标准中的支护结构的应力极限值；锚杆最大拉应力为63.63mpa小于锚杆抗拉强度360mpa，满足指标评定标准中的支护结构的应力极限值；喷射混凝土应力较小，最大主应力为0.003mpa，小于1.3mpa，满足指标评定标准中的支护结构的应力极限值，最小主应力为2.18mpa小于12.5mpa，满足指标评定标准中的支护结构的应力极限值。初期支护各个结构满足安全要求。
[0053]
4)安全系数计算。根据强度折减系数法，通过flac3d中fos命令，计算得到的围岩安全系数n＝2.68，大于1.25，表明围岩安全系数满足指标评定标准。其中1.25为上述实施例中的指标评定标准中的围岩安全系数标准值。1.25是对于复合式衬砌的围岩安全系数标准值；对于初衬，围岩安全系数标准值1.3，即围岩安全系数能小于1.3，小于1.3表示围岩安全系数不满足指标评定标准。
[0054]
基于上述结果确定初期支护结构应力值、围岩安全系数均满足指标评定标准，而围岩变形值、塑性区分布情况均不满足指标评定标准，即一个主指标不满足指标评定标准，因此得出的围岩稳定性评价结果为围岩长期稳定存在潜在风险。
[0055]
综上，对本技术实施例的围岩稳定性评价方法的有益效果总结如下：
[0056]
1.采用了数值分析、强度折减法及现场监测法，以变形、应力、塑性区情况和围岩安全系数等参数为指标来综合判断围岩稳定性，结果更加准确有效；
[0057]
2.该围岩稳定性评价方法提出的几项指标简单明确，有较好的可实施性和适用性。
[0058]
从以上的描述中，可以看出，本技术实施例的围岩稳定性评价方法中，首先根据隧道施工现场数据建立模拟隧道施工的施工模型；然后基于施工模型获取隧道围岩的主评价指标围岩安全系数和围岩变形值，次评价指标初期支护结构应力值和塑性区分布情况；然后分别判断围岩安全系数、围岩变形值、初期支护结构应力值、塑性区分布情况是否满足指标评定标准；根据判断的结果对隧道围岩的稳定性进行评价。可以看出，本技术实施例以变形、应力、塑性区情况和围岩安全系数多种参数为指标来综合判断围岩稳定性，结果更加准确有效。
[0059]
需要说明的是，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。
[0060]
根据本技术实施例，还提供了一种用于实施上述图1-2方法的围岩稳定性评价装置200，如图3所示，该装置包括：建立单元21，用于根据隧道施工现场数据建立模拟隧道施工的施工模型；获取单元22，用于基于所述施工模型获取隧道围岩的主评价指标和次评价指标，所述主评价指标包括围岩安全系数和围岩变形值，所述次评价指标包括初期支护结构应力值和塑性区分布情况；判断单元23，用于分别判断所述围岩安全系数、所述围岩变形值、所述初期支护结构应力值、所述塑性区分布情况是否满足指标评定标准；评价单元24，用于根据所述判断的结果对所述隧道围岩的稳定性进行评价。
[0061]
具体的，本技术实施例的装置中各单元、模块实现其功能的具体过程可参见方法实施例中的相关描述，此处不再赘述。
[0062]
从以上的描述中，可以看出，本技术实施例的围岩稳定性评价装置中，首先根据隧道施工现场数据建立模拟隧道施工的施工模型；然后基于施工模型获取隧道围岩的主评价指标围岩安全系数和围岩变形值，次评价指标初期支护结构应力值和塑性区分布情况；然后分别判断围岩安全系数、围岩变形值、初期支护结构应力值、塑性区分布情况是否满足指标评定标准；根据判断的结果对隧道围岩的稳定性进行评价。可以看出，本技术实施例以变形、应力、塑性区情况和围岩安全系数多种参数为指标来综合判断围岩稳定性，结果更加准确有效。
[0063]
进一步的，如图4所示，所述评价单元24，包括：第一评价模块241，用于若所述围岩安全系数和所述围岩变形值都不满足所述指标评定标准，则确定所述隧道围岩不稳定；第二评价模块242，用于若所述围岩安全系数或所述围岩变形值不满足所述指标评定标准，则确定所述隧道围岩在预设时段内存在不稳定风险；第三评价模块243，用于若所述围岩安全系数和所述围岩变形值都满足所述指标评定标准，且所述初期支护结构应力值或所述塑性区分布情况不满足所述指标评定标准，则确定所述隧道围岩需要加强初期支护；第四评价模块244，用于若所述围岩安全系数和所述围岩变形值都满足所述指标评定标准，且所述初期支护结构应力值和所述塑性区分布情况也满足所述指标评定标准，则确定所述隧道围岩稳定。
[0064]
进一步的，如图4所示，所述获取单元22包括：第一获取模块221，用于根据强度折减系数法计算所述围岩安全系数；第二获取模块222，用于对所述施工模型中的隧道典型断面的围岩位移进行监测，并根据监测数据获取围岩变形峰值；第三获取模块223，用于对所述施工模型中的初期支护结构的应力进行监测，获取所述初期支护结构应力值；第四获取模块224，用于根据所述施工模型对应的围岩塑性区分布云图确定所述塑性区分布情况。
[0065]
进一步的，如图4所示，所述判断单元23包括：第一判断模块231，用于判断所述围岩安全系数是否大于所述指标评定标准中的围岩安全系数标准值；第二判断模块232，用于判断所述围岩变形峰值是否小于所述指标评定标准中的围岩变形峰值；第三判断模块233，用于判断所述初期支护结构应力值是否小于所述指标评定标准中的支护结构的应力极限值；第四判断模块234，用于判断所述塑性区分布情况是否满足所述指标评定标准中的不发生塑性区贯通。
[0066]
进一步的，如图4所示，所述第一获取模块221，用于：选取任一折减系数作为初始强度折减系数，根据所述初始强度折减系数对隧道围岩的强度参数进行折减；将折减后的强度参数作为计算参数进行有限元计算；若所述有限元计算收敛，则按照预设增加原则增加初始强度折减系数，并根据增加后的初始强度折减系数对所述强度参数进行重新折减；将重新折减后的强度参数作为计算参数进行所述有限元计算，将所述有限元计算在收敛和不收敛的边界时对应的强度折减系数确定为所述围岩安全系数。
[0067]
进一步的，如图4所示，所述建立单元21包括：第五获取模块211，用于获取所述隧道施工现场数据；建立模块212，用于基于仿真软件flac3d和所述隧道施工现场数据建立所述施工模型。
[0068]
具体的，本技术实施例的装置中各单元、模块实现其功能的具体过程可参见方法实施例中的相关描述，此处不再赘述。
[0069]
根据本技术实施例，还提供了一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有计算机指令，所述计算机指令用于使所述计算机执行上述方法实施例中的围岩稳定性评价方法。
[0070]
根据本技术实施例，还提供了一种电子设备，包括：至少一个处理器；以及与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的计算机程序，所述计算机程序被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器执行上述方法实施例中的围岩稳定性评价方法。
[0071]
显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本技术的各模块或各步骤可以用通用
的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本技术不限制于任何特定的硬件和软件结合。
[0072]
以上所述仅为本技术的优选实施例而已，并不用于限制本技术，对于本领域的技术人员来说，本技术可以有各种更改和变化。凡在本技术的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的保护范围之内。

技术特征：

1.一种围岩稳定性评价方法，其特征在于，所述方法包括：根据隧道施工现场数据建立模拟隧道施工的施工模型；基于所述施工模型获取隧道围岩的主评价指标和次评价指标，所述主评价指标包括围岩安全系数和围岩变形值，所述次评价指标包括初期支护结构应力值和塑性区分布情况；分别判断所述围岩安全系数、所述围岩变形值、所述初期支护结构应力值、所述塑性区分布情况是否满足指标评定标准；根据所述判断的结果对所述隧道围岩的稳定性进行评价。2.根据权利要求1所述的围岩稳定性评价方法，其特征在于，所述根据所述判断的结果对所述隧道围岩的稳定性进行评价包括：若所述围岩安全系数和所述围岩变形值都不满足所述指标评定标准，则确定所述隧道围岩不稳定；若所述围岩安全系数或所述围岩变形值不满足所述指标评定标准，则确定所述隧道围岩在预设时段内存在不稳定风险；若所述围岩安全系数和所述围岩变形值都满足所述指标评定标准，且所述初期支护结构应力值或所述塑性区分布情况不满足所述指标评定标准，则确定所述隧道围岩需要加强初期支护；若所述围岩安全系数和所述围岩变形值都满足所述指标评定标准，且所述初期支护结构应力值和所述塑性区分布情况也满足所述指标评定标准，则确定所述隧道围岩稳定。3.根据权利要求1所述的围岩稳定性评价方法，其特征在于，所述基于所述施工模型获取隧道围岩的主评价指标和次评价指标包括：根据强度折减系数法计算所述围岩安全系数；对所述施工模型中的隧道典型断面的围岩位移进行监测，并根据监测数据获取围岩变形峰值；对所述施工模型中的初期支护结构的应力进行监测，获取所述初期支护结构应力值；根据所述施工模型对应的围岩塑性区分布云图确定所述塑性区分布情况。4.根据权利要求3所述的围岩稳定性评价方法，其特征在于，所述分别判断所述围岩安全系数、所述围岩变形值、所述初期支护结构应力值、所述塑性区分布情况是否满足指标评定标准包括：判断所述围岩安全系数是否大于所述指标评定标准中的围岩安全系数标准值；以及，判断所述围岩变形峰值是否小于所述指标评定标准中的围岩变形峰值；以及，判断所述初期支护结构应力值是否小于所述指标评定标准中的支护结构的应力极限值；以及判断所述塑性区分布情况是否满足所述指标评定标准中的不发生塑性区贯通。5.根据权利要求1所述的围岩稳定性评价方法，其特征在于，所述根据强度折减系数法计算所述围岩安全系数包括：选取任一折减系数作为初始强度折减系数，根据所述初始强度折减系数对隧道围岩的强度参数进行折减；将折减后的强度参数作为计算参数进行有限元计算；若所述有限元计算收敛，则按照预设增加原则增加初始强度折减系数，并根据增加后
的初始强度折减系数对所述强度参数进行重新折减；将重新折减后的强度参数作为计算参数进行所述有限元计算，将所述有限元计算在收敛和不收敛的边界时对应的强度折减系数确定为所述围岩安全系数。6.根据权利要求1所述的围岩稳定性评价方法，其特征在于，所述根据隧道施工现场数据建立模拟隧道施工的施工模型包括：获取所述隧道施工现场数据；基于仿真软件flac3d和所述隧道施工现场数据建立所述施工模型。7.一种围岩稳定性评价装置，其特征在于，所述装置包括：建立单元，用于根据隧道施工现场数据建立模拟隧道施工的施工模型；获取单元，用于基于所述施工模型获取隧道围岩的主评价指标和次评价指标，所述主评价指标包括围岩安全系数和围岩变形值，所述次评价指标包括初期支护结构应力值和塑性区分布情况；判断单元，用于分别判断所述围岩安全系数、所述围岩变形值、所述初期支护结构应力值、所述塑性区分布情况是否满足指标评定标准；评价单元，用于根据所述判断的结果对所述隧道围岩的稳定性进行评价。8.根据权利要求7所述的围岩稳定性评价装置，其特征在于，所述评价单元，包括：第一评价模块，用于若所述围岩安全系数和所述围岩变形值都不满足所述指标评定标准，则确定所述隧道围岩不稳定；第二评价模块，用于若所述围岩安全系数或所述围岩变形值不满足所述指标评定标准，则确定所述隧道围岩在预设时段内存在不稳定风险；第三评价模块，用于若所述围岩安全系数和所述围岩变形值都满足所述指标评定标准，且所述初期支护结构应力值或所述塑性区分布情况不满足所述指标评定标准，则确定所述隧道围岩需要加强初期支护；第四评价模块，用于若所述围岩安全系数和所述围岩变形值都满足所述指标评定标准，且所述初期支护结构应力值和所述塑性区分布情况也满足所述指标评定标准，则确定所述隧道围岩稳定。9.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有计算机指令，所述计算机指令用于使所述计算机执行权利要求1至7中任意一项所述的围岩稳定性评价方法。10.一种电子设备，其特征在于，包括：至少一个处理器；以及与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的计算机程序，所述计算机程序被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器执行权利要求1至7中任意一项所述的围岩稳定性评价方法。

技术总结

本申请公开了一种围岩稳定性评价方法及装置，本申请方法包括根据隧道施工现场数据建立模拟隧道施工的施工模型；基于施工模型获取隧道围岩的主评价指标和次评价指标，主评价指标包括围岩安全系数和围岩变形值，次评价指标包括初期支护结构应力值和塑性区分布情况；分别判断围岩安全系数、围岩变形值、初期支护结构应力值、塑性区分布情况是否满足指标评定标准；根据判断的结果对隧道围岩的稳定性进行评价。本申请解决如何更准确的评价隧道围岩稳定性。性。性。