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申请/专利权人：中南大学

摘要：本申请提供一种基于符号回归算法的隧道非概率可靠性分析方法，属于隧道工程技术领域。本申请基于现代围岩与支护作用原理的收敛约束法，构建开挖过程中软岩地层隧道在喷锚支护作用下的力学特征函数，基于力学特征函数分析得到软岩地层隧道不失稳的极限状态函数；引入符号回归算法，将极限状态函数的隐式函数显式化表示；构建截断函数，对极限状态函数的响应区间进行截断，基于区间非概率可靠性理论，由截断后的响应区间构建非概率可靠度分析评价指标，采用非概率可靠度分析评价指标评估隧道可靠性。本发明解决了隧道非概率可靠性分析中的隐式极限状态函数问题，利用显式化表示的极限状态函数，可以计算非概率可靠度指标。

主权项：1.一种基于符号回归算法的隧道非概率可靠性分析方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤S1，基于现代围岩与支护作用原理的收敛约束法，构建开挖过程中软岩地层隧道在喷锚支护作用下的力学特征函数，基于所述力学特征函数分析得到软岩地层隧道不失稳的极限状态函数，所述极限状态函数为关于隧道周边形变压力ps的隐式函数；步骤S2，将所述隐式函数式中的参数划分为不确定参数和确定参数，设定不确定参数的取值区间和确定参数的取值，采用符号回归算法将所述极限状态函数显式化表示，计算所述极限状态函数的原始响应区间；参数划分后的极限状态函数表示为： 式中，ps为隧道周边形变压力；crm为喷锚支护后的围岩黏聚力；为围岩内摩擦角；E为围岩弹性模量；p0为原岩应力；tc为混凝土喷层厚度；εlim为围岩稳定的极限应变率；crm、E、p0、tc、εlim均为不确定参数；所述原始响应区间的计算过程包括如下步骤：对所述不确定参数进行标准化处理：x＝xc+δxr；式中，xc、xr分别为不确定性参数x的区间均值、离差；δ为不确定参数x标准化处理后的值，δ∈[-1,1]，δ＝δ1,δ2,…δi…δn；得到新的极限状态函数gx：gx＝Gδ1,δ2,…δi…δn＝0；计算极限状态函数gx的响应区间[Ml,Mu]，即为所述原始响应区间：Mu＝maxGδ1,δ2,…δn；Ml＝minGδ1,δ2,…δn；步骤S3，计算各个不确定参数与其区间中心值的最大相对偏差，然后以每个不确定参数的最大偏差在所有不确定参数相对偏差中所占的比例为每个不确定参数赋予权重，以所有不确定参数的加权和构建截断系数，采用所述截断系数对所述原始响应区间进行截断；所述截断系数表示为： 式中，T为截断系数；ti表示任意不确定参数xi最大相对偏差；n表示不确定参数的个数；ωi表示不确定参数xi的权重；其中： 式中，分别表示不确定参数取值区间的上限、下限；x0表示不确定参数取值区间的中心值； 截断后的响应区间表示为：其中：当且时，当且时，当且时，当且时，式中，Δ1表示所述响应区间相对于区间中心点的上限偏差；Δ2表示所述响应区间相对于区间中心点的下限偏差；M0表示所述响应区间的中心值； 步骤S4，基于区间非概率可靠性理论，由截断后的响应区间构建非概率可靠度分析评价指标，采用所述非概率可靠度分析评价指标评估隧道可靠性；所述非概率可靠度分析评价指标表示为： 式中，η非概率可靠度分析评价指标；当η1时，判定为隧道结构稳定可靠；当η1时，判定为隧道结构失稳；当η＝1时，判定为隧道结构处于临界状态。

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