《隧道圍岩穩定性三維精細化模擬方法與套用》是依託同濟大學，由朱合華擔任項目負責人的重點項目。
基本介紹
- 中文名：隧道圍岩穩定性三維精細化模擬方法與套用
- 項目類別：重點項目
- 項目負責人：朱合華
- 依託單位：同濟大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
針對隧道圍岩地質體複雜、隧道設計與施工分析方法精細化程度低的現狀，擬從圍岩體的初始地應力狀態確定和精細化描述、隧道開挖後圍岩破壞過程的物理與數值的精細化模擬出發，創新性地開展：①利用高像素單相機雙目數字照相技術結合常規的工程信息採集方式，建立圍岩體的三維重構和物理力學參數快速綜合確定的方法；採用三維增量位移監測信息反演初始地應力場。②提出基於動態壓力拱效應的圍岩破壞過程的增量應力快速判斷模式。③提出基於廣義三維H-B岩體各向異性強度破壞準則與彈塑性損傷的模擬方法；建立三維物理覆蓋生成及剖分理論、實現塊體三維裂紋擴展模擬的流形元法。④基於上述方法實現精細化的隧道錨桿的最佳化設計。研究旨在提供岩體隧道工程的現代設計與施工分析的精細化計算方法，為工程的安全和經濟服務。
結題摘要
與地上結構工程相比，岩體隧道工程的勘察、設計和分析是建立在比較粗糙的信息採集手段之上的；而且由於岩體工程的複雜性和隱蔽性，基於傳統方法的建模和分析也無法達到滿意的精度。 本課題針對上述問題，在課題組提出的基礎設施智慧服務系統（iS3）的框架內，研究並提出了一系列與岩體隧道工程安全性相關的高精度採集、分析方法和技術，形成了一整套集成化的岩體隧道精細化採集、分析與服務系統，並在具體工程中進行了成功的套用。主要創新性研究內容和成果包括： （1）針對複雜岩體隧道工程信息獲取的難點，提出了基於岩體表面三維點雲數據的幾何信息自動識別和模型重構方法，開發了基於雙目三維數字照相和三維雷射掃描的岩體隧道信息採集與模型重構集成系統； （2）提出了岩體自動化數字數值一體化概念和建模方法，針對連續或非連續數值分析方法，在岩體信息數位化精細採集的基礎上，分別使用三維格線剖分或塊體切割技術建立數值模型，並將工程信息與三維模型高效集成； （3）在開展一系列隧道模型破壞試驗和現場地應力測試的基礎上，提出了三維非線性岩體破壞準則及相應的參數確定方法，通過岩石塊體動力學試驗研究，提出了基於動力回彈係數的岩體非連續分析接觸參數反演方法； （4）針對岩體關鍵塊體分析，提出基於臨空域和形心滑動錐的塊體切割及可動性判斷方法，通過對三維非連續變形分析理論的研究，提出了多包圍盒的塊體臨近搜尋算法和基於動力回彈係數收斂條件的拉格朗日乘子法； （5）提出了岩體隧道局部精細化錨噴支護設計方法，並且基於iS3平台，將岩體隧道工程精細化採集、建模分析和方法，與工程管理、信息展示、安全監測及輔助設計等功能高度集成，實現精細化、智慧型化和遠程化的工程輔助決策與服務。 已發表學術論文共58篇，其中學術期刊論文48篇（含SCI檢索論文36篇，EI檢索論文11篇）。申請發明專利9項（授權6項）、授權軟體著作權4項。相關研究已畢業博士研究生5人、碩士研究生2人，與美國、澳大利亞、德國等學者進行了大量的合作研究與交流，並多次應邀在國內外重要學術會議上做特邀報告，課題組負責人和成員多次獲得重要的國際學術獎項。
