(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210869358.2 (22)申请日 2022.07.22 (71)申请人 北京交通大 学 地址 100000 北京市海淀区西直门外上园 村3号 (72)发明人 谭忠盛　李林峰　周振梁　李宗林　 赵金鹏　崔莹　 (74)专利代理 机构 北京慧加伦知识产权代理有 限公司 16 035 专利代理师 李强 (51)Int.Cl. G06F 30/13(2020.01) G06F 30/20(2020.01) (54)发明名称 隧道支护体系的优化方法及装置 (57)摘要 本申请公开了一种隧道支护体系的优化方 法及装置， 本申请方法包括根据模 型参数建立隧 道的三维计算模型； 根据三维计算模型、 地质参 数、 断层破碎带产状和范围、 施工步序计算隧道 已经开挖段的第一围岩变形量； 根据隧道已经开 挖段的实际监测的围岩变形量和第一围岩变形 量验证三维计算模型的可靠性； 若三维计算模型 可靠， 则基于三维计算模型计算不同级别的围岩 下不同的支护参数对应的围岩变形量； 基于灰色 敏感度理论对不同级别的围岩下不同的支护参 数的值及其对应的围岩变形量进行分析， 确定每 种支护参数对围岩变形的敏感度； 基于每种支护 参数对围岩变形的敏感度以及施工情况对原设 计的支护参数进行优化。 本申请解决如何得到更 合理的隧道 支护参数。 权利要求书2页 说明书11页 附图6页 CN 115455522 A 2022.12.09 CN 115455522 A 1.一种隧道 支护体系的优化方法， 其特 征在于， 所述方法包括： 根据模型参数建立隧道的三维计算模型， 所述模型参数包括原设计的支护参数、 隧道 结构尺寸和隧道地层关系； 根据所述三维计算模型、 地质参数、 断层破碎带产状和范围、 施工步序计算所述隧道已 经开挖段的第一围岩变形量； 根据所述隧道已经开挖段的第二围岩变形量和所述第一围岩变形量验证所述三维计 算模型的可靠性， 所述第二围岩变形量 为实际监测的围岩变形量； 若所述三维计算模型可靠， 则基于所述三维计算模型计算不同级别的围岩下不同的支 护参数对应的围岩变形量； 基于灰色敏感度理论对不同级别的围岩下不同的支护参数的值及其对应的围岩变形 量进行分析， 确定每种支护参数对围岩变形的敏感度； 基于每种支护参数对围岩变形的敏感度以及施工情况对所述原设计的支护参数进行 优化。 2.根据权利要求1所述的隧道支护体系的优化方法， 其特征在于， 所述根据所述隧道已 经开挖段的第二围岩变形量和所述第一围岩变形量验证所述 三维计算模型的可靠性包括： 从所述隧道已经开挖段选取实际的紧邻的预设数量的断面； 在所述三维计算模型的轴向范围内的选取与所述预设数量的断面相对应的预设数量 的截面； 监测所述预设数量的断面对应的第二围岩变形量以及对应的支护结构的第一受力信 息； 基于所述三维计算模型计算所述预设数量的截面对应的第一围岩变形量以及对应的 支护结构的第二受力 信息； 对比所述第一围岩变形量和所述第二围岩变形量的相对误差以及变形规律， 并， 对比 所述第一受力 信息和所述第二受力 信息的相对误差以及受力规 律； 基于对比的结果验证所述 三维计算模型 是否可靠 。 3.根据权利要求1所述的隧道支护体系的优化方法， 其特征在于， 所述基于所述三维计 算模型计算 不同级别的围岩下不同的支护参数对应的围岩变形量包括： 分别选取不同级别的围岩的断面； 为不同级别的围岩的断面设置支护参数对比组； 基于所述支护参数对比组计算围岩变形量。 4.根据权利要求1所述的隧道支护体系的优化方法， 其特征在于， 对不同级别的围岩下 不同的支护参数的值及其对应的围岩 变形量进行分析， 确定每种支护参数对围岩 变形的敏 感度包括： 对不同级别的围岩下不同的支护参数的值及其对应的围岩变形量进行归一 化处理； 对归一化处理后的数据进行灰色关联度分析， 计算每种支护参数对应的灰色关联系 数； 根据所述每种支护参数对应的灰色关联系数计算每种支护参数与围岩变形的关联度， 将所述关联度作为敏感度。 5.根据权利要求4所述的隧道支护体系的优化方法， 其特征在于， 所述基于每种支护参权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115455522 A 2数对围岩变形的敏感度以及施工情况对所述第一支护参数进行优化包括： 按照敏感度的高低顺序、 每种支护参数对围岩变形的影响规律以及实 际施工情况， 选 取预设数量种类的支护参数确定为需要优化的支护参数； 基于施工情况对所述原设计的支护参数中对应的需要优化的支护参数进行优化。 6.根据权利要求5所述的隧道支护体系的优化方法， 其特征在于， 所述基于施工情况对 所述原设计的支护参数中对应的需要优化的支护参数进行优化包括： 基于实际施工情况为需要优化的支护参数设置优化 参数对比组； 基于所述 三维计算模型、 以及优化 参数对比组对需要优化的支护参数进行优化。 7.根据权利要求1所述的隧道 支护体系的优化方法， 其特 征在于， 所述方法还 包括： 若所述三维计算模型不可靠， 则根据实际施工现场的监测数据进行参数反演重新确定 模型参数后再验证模型的可靠性。 8.一种隧道 支护体系的优化装置， 其特 征在于， 所述装置包括： 建立单元， 用于根据模型参数建立隧道的三维计算模型， 所述模型参数包括原设计的 支护参数、 隧道结构尺寸和隧道地层关系； 第一计算单元， 用于根据所述三维计算模型、 地质参数、 断层破碎带产状和范围、 施工 步序计算所述隧道已经开挖段的第一围岩变形量； 验证单元， 用于根据 所述隧道已经开挖段的第 二围岩变形量和所述第 一围岩变形量验 证所述三维计算模型的可靠性， 所述第二围岩变形量 为实际监测的围岩变形量； 第二计算单元， 用于若所述三维计算模型可靠， 则基于所述三维计算模型计算不同级 别的围岩下不同的支护参数对应的围岩变形量； 分析单元， 用于基于灰色敏感度理论对不同级别的围岩下不同的支护参数的值及其对 应的围岩变形量进行分析， 确定每种支护参数对围岩变形的敏感度； 优化单元， 用于基于每种支护参数对围岩变形的敏感度以及施工情况对所述原设计的 支护参数进行优化。 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 所述的隧道支护体系 的优化方法。 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 任意一项所述的隧道 支护体系的优化方法。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115455522 A 3