(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 202210609217.7 (22)申请日 2022.05.31 (71)申请人 同济大学 地址 200092 上海市杨 浦区四平路1239号 (72)发明人 禹海涛　王祺　 (74)专利代理 机构 上海科盛知识产权代理有限 公司 312 25 专利代理师 林君如 (51)Int.Cl. G06F 30/13(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 一种深埋隧道减震层 优化设计方法、 存储介 质及设备 (57)摘要 本发明涉及一种深埋隧道减震层优化设计 方法、 存储介质及设备， 所述设计方法包括以下 步骤： 根据隧道 ‑减震层‑地层三者相互作用的力 学特性进行简化假定处理， 构建隧道 ‑减震层‑地 层的力学分析模型； 基于所述力学分析模型， 考 虑隧道‑减震层界面无相对滑动和完全光滑两种 边界条件下， 计算在地震拟静力荷载下的深埋隧 道衬砌内力和衬砌变形， 获得最优减震层设计参 数。 与现有 技术相比， 本发明具有高效、 合理等优 点。 权利要求书3页 说明书7页 附图2页 CN 115081064 A 2022.09.20 CN 115081064 A 1.一种深埋隧道减震层优化设计方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： 根据隧道 ‑减震层‑地层三者相互作用的力学特性进行简化假定处理， 构建隧道 ‑减震 层‑地层的力学分析模型； 基于所述力学分析模型， 考虑隧道 ‑减震层界面无相对滑动和完全光滑两种边界条件 下， 计算在地震拟静力荷载 下的深埋隧道衬砌内力和衬砌变形， 获得最优 减震层设计参数。 2.根据权利要求1所述的深埋隧道减震层优化设计方法， 其特征在于， 所述简化假定包 括： A、 远场地震 波长远大于结构直径， 且隧道埋深足够深； B、 在平面应 变条件下， 地 面、 减震层和隧道衬砌为均匀的弹性各向同性体； C、 减震层 ‑地层界面无相对滑动。 3.根据权利要求1所述的深埋隧道减震层优化设计方法， 其特征在于， 所述减震层 设计 参数包括减震层弹性模量、 减震层 泊松比和减震层区域厚度。 4.根据权利要求1所述的深埋隧道减震层优化设计方法， 其特征在于， 所述计算在地震 拟静力荷载 下的深埋隧道衬砌内力和衬砌变形 具体包括以下步骤： 1)基于地层弹性模量、 地层泊松比、 衬砌弹性模量和衬砌泊松比， 确定初始减震层设计 参数； 2)将当前的减震层设计参数代入Airy应力函数系数表达式， 进而获得对应的衬砌内力 和衬砌变形； 3)判断所述衬砌内力和衬砌变形表示的减震效果是否达到设定要求， 若是， 则确定最 优减震层设计参数， 若否， 则调整当前的减震层设计参数返回步骤2)， 重新计算。 5.根据权利要求4所述的深埋隧道减震层优化设计方法， 其特征在于， 所述Airy应力函 数系数表达式具体为： 式中， a0、 b0、 A0、 a2、 b2、 a′2、 b′2、 A′2、 B′2是Airy应力函数系数， τ是等效地 震远场剪应力， E2是减震层弹性模量， ν2是减震层泊松比， E1是地层弹性模量， ν1是地层泊松 比， Es是衬砌弹性模量， νs是衬砌泊松比， R1是减震层区域内径， R2是减震层区域外径， tc是减 震层厚度， r是极坐标系下极径， θ 是极坐标系下极角， mi、 ni是相对刚度系数， i ＝1,2,3,4。 6.根据权利要求5所述的深埋隧道减震层优化设计方法， 其特征在于， 在隧道 ‑减震层 界面无相对滑动的边界条件下， 所述相对刚度系数mi、 ni由下式计算：权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 115081064 A 2在隧道‑减震层界面完全光滑的边界条件下， 所述相对刚度系数mi、 ni由下式计算： 式中， As和Is分别是每延米长度衬砌 截面积和截面惯性矩。 7.根据权利要求5所述的深埋隧道减震层优化设计方法， 其特征在于， 所述衬砌内力根 据衬砌内力 ‑应力关系得到， 计算方式如下： 在隧道‑减震层界面无相对滑动的边界条件下， 衬砌内力如下： 在隧道‑减震层界面完全光滑的边界条件下， 衬砌内力如下： 式中， T、 M分别是衬砌轴力和弯 矩。 8.根据权利要求5所述的深埋隧道减震层优化设计方法， 其特征在于， 所述衬砌变形基 于减震层的应力场和位移场获得， 所述应力场和位移场的计算公式为： 权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 115081064 A 3