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申请/专利权人：西南交通大学

摘要：本发明公开基于FEM‑DEM的节理裂隙隧道稳定性数据库自动构建方法及系统，涉及隧道工程技术数值计算领域，解决通过现场机械化施工案例构建数据库的数据量不足以满足深度学习需求的问题；本发明包括在围岩几何参数、力学信息、开挖方式及支护措施信息的参数变化范围内循环随机选取任意数，组合生成计算工况并自动输出对应FEM和DEM编程语言，调用数值模拟软件进行系列隧道开挖支护自动计算和结果保存；本发明设计基于FEM‑DEM的节理裂隙隧道稳定性数据库，充分考虑围岩节理分布特征及施工因素同隧道稳定性关联关系，为隧道机械化及智能化机器学习多模态模型训练提供了必备的数据支持。

主权项：1.基于FEM-DEM的节理裂隙隧道稳定性数据库自动构建方法，其特征在于，包括：确定隧道开挖数值模拟所需参数及参数变化范围，包括围岩几何参数、力学信息、开挖方式及支护措施信息，在参数变化范围内随机选取模拟所需参数并将其组合生成计算工况；根据计算工况生成FEM-DEM信息序列并调用数值模拟软件实现考虑时空效应及节理裂隙分布特征的机械化施工隧道开挖支护自动计算；收集计算工况、FEM-DEM信息序列及自动计算结果保存至指定数据库作为数值模拟样本；重复前述操作直至数值模拟样本数量满足样本库需求；所述考虑时空效应及节理裂隙分布特征的机械化施工隧道开挖支护自动计算包括：根据FEM-DEM信息序列构建基于FEM的隧道3D模型和基于DEM的随机节理隧道2D模型；根据基于FEM的隧道3D模型获取LDP特征曲线，并根据基于DEM的随机节理隧道2D模型获取GRC曲线；编写并调用利用LDP特征曲线和GRC曲线的UDEC文件模拟隧道开挖，并在每个开挖进程后插入考虑LDP特征曲线的隧道变形时空效应的应力释放过程和考虑GRC曲线的支护结构施加过程；根据模拟过程判断隧道最大变形区间的最大位移是否符合规范允许变形量；所述构建基于FEM的隧道3D模型和基于DEM的随机节理隧道2D模型包括：根据FEM-DEM信息序列构建基于DEM的随机节理隧道2D模型及单位网格，从中获取节理分布图、隧道净空周边坐标信息及几何特征参数；根据FEM-DEM信息序列及几何特征参数构建基于FEM的隧道3D模型，同时结合节理分布图和隧道隧道3D信息重构基于DEM的随机节理隧道2D模型；基于FEM-DEM参数信息序列中的节理几何信息和固定隧道洞型信息编写UDEC文件流文件，运行UDEC文件流文件构建基于DEM的随机节理隧道2D模型及单位网格；所述几何特征参数包括：岩体体积节理数Jv、岩体结构等级SR、岩体完整性系数Kv、平均等效节理间距Sj，计算公式如下： 其中，n为网格测线数，Nn为第n条测线上的节理交点数；基于FEM-DEM参数信息序列及几何特征参数确定GSI参数，将GSI参数结合Hoek-Brown强度准则本构模型编写第一FLAC3D文件流文件以构建基于FEM的隧道3D模型；结合节理分布图和Mohr-Coulomb破坏准则本构模型编写第二FLAC3D文件流文件以重构基于DEM的随机节理隧道2D模型。

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