1.一种TBM施工圆形隧洞地应力测算方法,其特征在于,包括以下步骤:
S1:确定隧道掘进隧洞柱坐标系(ρ,θ,Z);
S2:基于所述隧道掘进隧洞柱坐标系(ρ,θ,Z),选取至少三个极角不同、围岩完整的测点,基于隧洞开挖半径对应的曲率将测点表面打磨平整,获得测点中心位置的极角;
S3:基于所述测点中心位置的极角,在所有选定的测点围岩表面黏贴应变花,测试各应变花与隧道轴线方向的夹角,采用应变计测得各应变片的初始应变值;
S4:采用物理方法截割黏贴有应变花的隧洞壁面岩块,测得各应变片的最终应变值;
S5:基于所述各应变片的初始应变值和最终应变值,利用三维柱孔围岩弹性应变解,解除引起的各应变片应变变化量建立各应变片应变变化量等式,基于最小二乘原理构建所述各应变片应变变化量等式的法方程,并计算隧洞柱坐标系下的地应力值。
2.根据权利要求1所述的TBM施工圆形隧洞地应力测算方法,其特征在于,所述S1中,所述隧洞柱坐标系中的Z轴为隧道轴线方向,θ轴为起始位置与水平面任意夹角位置,ρ轴为隧道横断面内过圆心的径向射线。
3.根据权利要求1所述的TBM施工圆形隧洞地应力测算方法,其特征在于,所述S2中,所述测点中心位置的极角指测点在所述隧洞柱坐标系下的θ轴值。
4.根据权利要求1所述的TBM施工圆形隧洞地应力测算方法,其特征在于,所述S2中,所述基于隧洞开挖半径对应的曲率将测点表面打磨平整指测点位置围岩表面曲率为隧洞开挖半径的倒数。
5.根据权利要求1所述的TBM施工圆形隧洞地应力测算方法,其特征在于,所述S3中,所述测点围岩表面黏贴应变花指采用刚性粘结剂将应变花与围岩表面固接,确保围岩和应变片同步变形。
6.根据权利要求1所述的TBM施工圆形隧洞地应力测算方法,其特征在于,所述S3中,所述各应变片的初始应变值指未开始解除前各应变片的应变值示数。
7.根据权利要求1所述的TBM施工圆形隧洞地应力测算方法,其特征在于,所述S4中,所述物理方法截割黏贴有应变花的隧洞壁面岩块指采用取芯、角磨机等设备将包含应变花的局部围岩从隧洞壁完整剥离。
8.根据权利要求1所述的TBM施工圆形隧洞地应力测算方法,其特征在于,所述S4中,所述测得各应变片的最终应变值指黏贴有应变花的隧洞壁面岩块被剥离后各应变片的应变值示数。
9.根据权利要求1所述的TBM施工圆形隧洞地应力测算方法,其特征在于,所述S5中,所述解除引起的各应变片应变变化量指解除后各应变片的应变值示数与未开始解除前各应变片的应变值示数之差。
10.一种TBM施工圆形隧洞地应力测算系统,其特征在于,包括:坐标系建立模块、极角获得模块、初始应变值测量模块、最终应变值测量模块和地应力值计算模块;
所述坐标系建立模块用于确定隧道掘进隧洞柱坐标系(ρ,θ,Z);
所述极角获得模块用于基于所述隧道掘进隧洞柱坐标系(ρ,θ,Z),选取至少三个极角不同、围岩完整的测点,基于隧洞开挖半径对应的曲率将测点表面打磨平整,获得测点中心位置的极角;
所述初始应变值测量模块用于基于所述测点中心位置的极角,在所有选定的测点围岩表面黏贴应变花,测试各应变花与隧道轴线方向的夹角,测得各应变片的初始应变值;
所述最终应变值测量模块用于采用物理方法截割黏贴有应变花的隧洞壁面岩块,测得各应变片的最终应变值;
所述地应力值计算模块用于基于所述各应变片的初始应变值和最终应变值,利用三维柱孔围岩弹性应变解,解除引起的各应变片应变变化量建立各应变片应变变化量等式,基于最小二乘原理构建所述各应变片应变变化量等式的法方程,并计算隧洞柱坐标系下的地应力值。