(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 202211214684.6 (22)申请日 2022.09.30 (71)申请人 河北交通职业 技术学院 地址 050091 河北省石家庄市友谊南大街 258号 (72)发明人 郝士华　郝培宇　娄国充　王艳璐　 李承祥　申骞　刘雨博　崔资京　 (74)专利代理 机构 河北国维致远知识产权代理 有限公司 13137 专利代理师 秦春芳 (51)Int.Cl. G06F 30/23(2020.01) G06Q 50/08(2012.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 模拟隧道开挖的优化方法 (57)摘要 本发明提供一种模拟隧道 开挖的优化方法。 该方法包括： 依次建立岩土体部件和衬砌部件， 并将衬砌部件整体装配到岩土体部件的对应位 置； 按照预设的分部开挖工法， 将岩土体部件分 割成若干部分岩土体； 确定建立地应力分析步、 支护分析步、 软化分析步和移除分析步的执行顺 序； 执行地应力分析步， 将衬砌部件整体失效， 实 施地应力平衡； 执行支护分析步， 将衬砌部件整 体激活， 实施衬砌支护； 对于分割后的每一部分 岩土体， 依次执行软化分析步和移除分析步， 得 到隧道。 本发明能够大大减少重复工作量， 减少 程序出错 率， 利于程序收敛。 权利要求书1页 说明书5页 附图2页 CN 115481556 A 2022.12.16 CN 115481556 A 1.一种模拟隧道开挖的优化方法， 其特 征在于， 应用ABAQUS软件， 所述方法包括： 依次建立岩土体部件和衬砌部件， 并将衬砌部件整体装配到岩土体部件的对应位置； 按照预设的分部开挖工法， 将所述岩土体部件分割成若干 部分岩土体； 确定建立 地应力分析步、 支护分析步、 软化分析步和移除分析步的执 行顺序； 执行地应力分析步， 将所述衬砌部件整体失效， 实施地应力平衡； 执行支护分析步， 将所述衬砌部件整体激活， 实施衬砌支护； 对于分割后的每一部分岩土体， 依次执 行软化分析步和移除分析步， 得到隧道； 其中， 软化分析步为软化分割后的岩土体中的开挖土体， 移除分析步为移除所述开挖 土体。 2.根据权利要求1所述的模拟隧道开挖的优化方法， 其特征在于， 在对于分割后的每一 部分岩土体， 依次执 行软化分析步和移除分析步之前， 还 包括： 按照预设的分部开挖工法， 确定分割后的各个部分岩土体的开挖顺序； 所述对于分割后的每一部分岩土体， 依次执 行软化分析步和移除分析步， 包括： 按照确定的开挖顺序， 依次对于分割后的每一部分岩土体， 依次执行软化分析步和移 除分析步。 3.根据权利要求2所述的模拟隧道开挖的优化方法， 其特征在于， 所述软化分割后的岩 土体中的开挖土体， 包括： 减小所述分割后的岩土体中的开挖土体的弹性模量 值。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 115481556 A 2模拟隧道开挖的优化方 法 技术领域 [0001]本发明涉及隧道工程 技术领域， 尤其涉及一种模拟隧道开挖的优化方法。 背景技术 [0002]ABAQUS是国际上先进的大型通用非线性有限元分析软件， 具有强大的非线性计算 能力， 计算分析结果可靠。 该软件在岩土工程中适用性较好， 所以经常用于模拟隧道、 基坑 开挖等施工过程。 [0003]ABAQUS模拟隧道开挖通常分三个步骤： 软化模量、 施作衬砌和开挖土体。 在隧道开 挖过程中， 对于软弱围岩通常采用分部开挖工法(例如， 上下台阶法、 环形开挖留核心土法 和上下中隔离法等)， 即将掌子面分成若干部分， 按顺序分部进行开挖， 以减少对周围岩土 体的扰动。 上述分部开挖工 法应用到ABA QUS中进行模拟时， 就需要将掌子面分成若干部 分， 并对每一部分执行软化模量、 施作衬砌和开挖土体。 并且， 在施作衬砌这一分析步中， 还需 要对每一部分岩土体分别进行衬砌装配、 衬砌失效和衬砌激活支护等步骤， 最终完成对于 隧道开挖的模拟过程。 [0004]以上下台阶法为例， ABAQUS软件模拟隧道开挖的顺序为： 1.上台阶岩土体模量软 化； 2上台阶岩土体衬砌支护(包括衬砌装配、 衬砌失效和衬砌激活支护)； 3.上台阶岩土体 移除； 4.下台阶岩土体模量软化； 5下台阶岩 土体衬砌支护(包括衬砌装配、 衬砌失效和衬砌 激活支护) )； 6.下台阶岩土体移除。 [0005]由此可见， 现有技术中在利用ABAQUS软件模拟隧道， 需要 分段进行衬砌装配、 衬砌 失效并衬砌激活支护， 造成工作量重复。 并且开挖岩土体分部越多， 重复工作量越大还容易 出错， 往往会导致程序不收敛等问题。 发明内容 [0006]本发明实施例提供了一种模拟隧道开挖的优化方法， 以解决现有技术中利用 ABAQUS模拟隧道开挖时， 重复工作量大、 易出错， 导 致程序不收敛的问题。 [0007]第一方面， 本 发明实施例提供了一种模拟隧道开挖的优化方法， 应用ABAQUS软件， 所述方法包括： [0008]依次建立岩土体部件和衬砌部件， 并将衬砌部件整体装配到岩土体部件的对应位 置； [0009]按照预设的分部开挖工法， 将所述岩土体部件分割成若干 部分岩土体； [0010]确定建立 地应力分析步、 支护分析步、 软化分析步和移除分析步的执 行顺序； [0011]执行地应力分析步， 将所述衬砌部件整体失效， 实施地应力平衡； [0012]执行支护分析步， 将所述衬砌部件整体激活， 实施衬砌支护； [0013]对于分割后的每一部分岩土体， 依次执 行软化分析步和移除分析步， 得到隧道； [0014]其中， 软化分析步为软化分割后的岩土体中的开挖土体， 移除分析步为移除所述 开挖土体。说　明　书 1/5 页 3 CN 115481556 A 3