(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 20221078313 0.1
(22)申请日 2022.07.05
(71)申请人 山东省路桥 集团有限公司
地址 250021 山东省济南市历下区经十路
14677号
(72)发明人 姜高勇 王进 周甲强 李斌
(74)专利代理 机构 济南泉城专利商标事务所
37218
专利代理师 纪艳艳
(51)Int.Cl.
G06F 30/13(2020.01)
G06F 30/23(2020.01)
G06F 119/02(2020.01)
(54)发明名称
基于响应面的隧道掌子面支护压力可靠度
确定方法
(57)摘要
本发明提供了一种快速、 简便的基于 响应面
的隧道掌子面支护压力可靠度确定方法。 其包括
以下步骤: 建立基于响应面的掌子面支护压力代
理模型; 采用中心复合设计取样选择5个试验样
本; 确定每个样本的极限支护压力; 求解支护压
力表达式的系数; 获取n个预测样本; 计算每个样
本的掌子面 极限支护压力; 建立样 本极限支护压
力集合; 对集合内的数据按升序排列; 根据目标
可靠指标确定分位 值。
权利要求书2页 说明书5页 附图4页
CN 115130184 A
2022.09.30
CN 115130184 A
1.一种基于响应面的隧道掌子面支护压力可靠度确定方法, 其特征在于, 包括以下步
骤:
1)建立基于响应面的掌子面支护压力代理模型;
2)采用中心复合设计取样选择5个试验样本;
3)采用二分法和数值计算确定每 个样本的极限支护压力;
4)求解支护压力表达式的系数;
5)获取n个预测样本;
6)采用
计算每个样本的掌子面极限支护压力;
7)建立样本极限支护压力集 合;
8)对集合内的数据按升序排列;
9)根据目标 可靠指标确定支护压力分位 值。
2.根据权利要求1所述基于响应面的隧道掌子面支护压力可靠度确定方法, 其特征在
于: 步骤1)中代理模型采用常用的二次多 项式:
式中, a0, a1, a2, a3和a4为待求的系数,c为隧道周围土体的粘聚力,
为内摩擦角。
3.根据权利要求1所述基于响应面的隧道掌子面支护压力可靠度确定方法, 其特征在
于: 步骤2)中样 本选择方式为u ±kσ 。 其中, μ为随机变量的均值, σ 为随机变量的标准差, k为
常数, 选择样本尽量接 近失效平面。
4.根据权利要求1所述基于响应面的隧道掌子面支护压力可靠度确定方法, 其特征在
于: 步骤3)采用二分法和数值计算确定每 个样本的极限支护压力, 具体过程如下:
设定一组支护压力上下限, 其中, 施加支护压力下限v1时, 掌子面为不稳定状态, 施加上
限v2时, 掌子面处于稳定状态;
将v1和v2的均值(v1+v2)/2作为支护压力施加在隧道掌子面上, 进行数值计算, 如果计算
结果说明掌子面是稳定状态, 说明所施加的支护压力大于极限支护压力, 此时将(v1+v2)/2
和v1分别作为极限支护压力的上 下限, 重复以上步骤;
如果计算结果说明掌子面是不稳定的, 则说明所施加的支护压力小于极限支护压力,
则将v2和(v1+v2)/2分别作为极限支护压力的上 下限, 重复以上步骤;
经过多次迭代后, 当上下限的差值小于预先设定的一个容差, 将上下限均值作为极限
支护压力。
5.根据权利要求1所述基于响应面的隧道掌子面支护压力可靠度确定方法, 其特征在
于: 步骤4)建立线性方程组: σc=A(X)a, σc为5个试验样本的极限支护压力向量, 即
a为待定系数向量, 即a=[a0,a1,a2,a3,a4], A(X)为5个样本粘聚力
和内摩擦角组成的矩阵:权 利 要 求 书 1/2 页
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CN 115130184 A
2求解线性方程组, 即可 得到待定系数向量a。
6.根据权利要求1所述基于响应面的隧道掌子面支护压力可靠度确定方法, 其特征在
于: 对于目标 可靠指标βt, 其失效概 率为:
Pf≈Φ(‑βt)
式中Φ为累计概 率密度函数的反函数, 可确定目标 可靠指标对应的目标失效概 率。权 利 要 求 书 2/2 页
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专利 基于响应面的隧道掌子面支护压力可靠度确定方法
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