研究生隧道工程学课程考核格式及作业(带附件).docx

研究生课程考核试卷
（适用于课程论文、提交报告）

科 目： 隧道工程 教 师：
姓 名： 学 号：
专 业： 岩土工程 类 别： 学术
上课时间： 2014 年 9 月至2014 年 12 月
考 生 成 绩：
卷面成绩
平时成绩
课程综合成绩

阅卷评语：

阅卷教师 (签名)

重庆大学研究生院制

重庆大学研究生《 隧道工程学》课程考核要求
注：1、本试卷格式用于考核方式为“提交报告”、“课程论文”、“考查”等各类别研究生课程的考核。
2、要有明确的课程考核要求：如课程论文（报告）题目（范围）、篇幅（字数）、必须的参考资料、提交时间等。并提前将课程考核试卷发给学生。
3、提交课程论文撰写格式参考《重庆大学博士、硕士学位论文撰写格式标准》。

根据隧道工程学讲授内容，结合自己的研究方向或感兴趣的问题，就隧道某2~4个专题内容写一篇读书报告，分析其研究现状、发展趋势及待解决的问题等。或结合某一工程实例，进行弹性（或弹塑性）理论分析和数值模拟分析，数值模拟分析的难度结合自己掌握的程度确定，二维、三维分析都可以。
具体要求：
1、页数大于15页。
2、读书报告或分析论文双面打印
3、该试题附在正文前面。
请以书面形式于本学期末前一个星期上交作业。

摘要
Part1首先讲述了盾构机的发展概况。然后介绍了一种新型盾构施工探测技术，结合静力触探、摄像探测技术，开发的盾构动态施工。Part2结合课堂PPT，得出围岩越好，对跨度越不敏感；并试着探讨裂隙对稳定性的影响，得出对隧道稳定性，影响最大的裂缝是隧道范围顶部裂缝和贯通洞肩的水平裂缝。隧道附近贯通的竖向裂缝和洞顶范围内的竖向裂缝对隧道整体影响较大；而洞肩的水平裂缝对隧道的局部影响更大。在施工中，应充分重视裂缝对围岩稳定性的影响，同时又要充分利用裂缝达到一定的工程目的。

Part1盾构技术
1、盾构技术的发展概况
18世纪末英国人提出在伦敦地下修建横贯通泰晤士河隧道的设想，并于1798年开始着手工作希望实现这个构想，但由于竖井挖不到预定深度，计划受挫，4年后Torevix决定在另一个地方建造连接两岸的隧道，随后工程再次开工，当掘进到最后30m时，开挖面激剧浸水，工程再次受阻。工程从开工到被迫终止用了5年时间，此后修建横贯泰晤士河隧道的计划在以后10年内没有任何进展。
1818年，Brunel观察小虫腐蚀木船底板成洞的经过，从而得到启发，在此基础上提出了盾构工法，并得到专利。这就是所谓开放型手掘式盾构的原型， Brunel对自己的新工法非常自信，于1823年拟定了修建另一条泰晤士河隧道的计划，随后这个计划得到英国国会批准，于1825年动工，初期，工程进展顺利，但后来由于地层下沉，工程被迫中止。但Brunel并没有灰心，总结了失败的教训后，对盾构做了7年改进后，于1834年再次开工，又经过7年施工，终于在1841年贯通隧道。
自Brunel的方形盾构后，盾构技术经过23年的改进，到1869年修建横贯通泰晤士河的第二条隧道，这个项目由Great负责，从起初Torevix的反复失败，到Brunel的盾构工法，进而改进为Great的盾构工法，前后经历了80年的漫长岁月。
19世纪到20世纪中叶，盾构工法相继传入美国、法国、德国、日本、苏联等国，并得到不程度的发展。在这一段时期，盾构工法虽然有一定进步，但这一时期仍主要是盾构工法在世界各国的推广与普及。
20世纪60至80年代盾构工法继续发展完善，成绩显著。这一时期出现了多种盾构工法，以泥水式、土压式盾构工法为主。
1990至2003年，这一段时间盾构工法的技术进步极为显著。归纳起来有以下几个特点：（1）盾构隧道长距离化、大直径化。这一时期英法两国修建了长达48km的英吉利海峡隧道，隧道断面直径达8.8m，采用的是土压盾构工法；（2）盾构多样化。出现了矩形、椭圆形、多园搭接形等多种异圆断面盾构；（3）施工自动化。盾构掘进中和方向、姿态自动控制系统，施工信息化、自动化的管理系统及施工故障自诊断系统。
当前是泥水盾构、土压盾构技术的普及与推广时期，但有些技术细节还有待完善及改进。多种特种盾构的相继问世，大大地扩展了盾构工法的应用范围，使用盾构工法的前景更加宽广。但由于这这些特种工法问世时间不长，施工实例还不够多，有些细节仍有待改进。近年来交通工程、下水道工程、共同沟工程存在大直径盾构隧道的构建需求，所以大直径、长距离、高速施工等施工措施、施工设备的研发与成功应用也较为迫切。

2、盾构法隧道的基本原理和特点
盾构法隧道的基本原理是用一件有形钢质组件沿隧道设计轴线开挖土体而向前推进。盾构由通用机构与专用机构组成。通用机构一般由外壳、掘土机构、推进机构、挡土机构、管片组装机构、附属机构等组成。专用机构因机种而异，如对于土压盾构而言，专用机构即为排土机构、搅拌机构、添加材注入装置；而对于泥水盾构而言，专用机构系指送排泥机构、搅拌机构。
设置盾构外壳的目的是保护掘削、排土、推进、做衬等所有作业设备、装置的安全，故整个外壳用钢板制作，并用环形梁加固支承。一台盾构机的外壳沿纵向从前到后分为前、中、后三段，通常又将这三段称为切口、支承、盾尾三部分；切口部位装有掘削机械和挡土设备，故又称掘削挡土部；支承部即盾构的中央部位，是盾构的主体构造部。因为要支承盾构的全部荷载，所以该部位的前面和后方均设有环状梁和支柱，由梁和柱支承其全部荷载； 盾尾部即盾构的后部。盾尾部为管片拼装空间，该空间内装有拼装管片的举重臂。为了防止周围地层的土、地下水及背后注入的填充浆液窜入该部位，物设置尾封装置。盾尾密封是为了防止周围地层的土砂、地下水、背后注入浆液、开挖面上的泥水、泥土从盾尾间隙流向盾构而设置的封装措施。尾封通常使用钢丝刷、尿烷橡胶或者两者的组合。另外，最近作为防止高压地下水的措施，有人在钢丝刷之间的空隙处加压注入密封材和润滑剂等填充材及采用4层钢丝刷密封，从而把耐地下水压的能力提高到1.1MPa。
在小曲率半径曲线段施工时，可以把盾构机做成可以折成2节、3节的中折形式。中折装置的设置不仅可以减少曲线部位的超挖量，而且由于弯曲容易，使盾构千斤顶的负担得以减轻，推进时作用在管片上的偏压减小，故使施工性得以提高。盾构机的推进是靠设置在支承环内侧的盾构千斤顶的推力作用在管片上，进而通过管片产生的反推动力使盾构前进的。挡土机构是为了防止掘削时，掘削面地层坍塌和变形，确保掘削面稳定而设置的机构。该机构因盾构种类的不同而不同。对泥水盾构而言，挡土机构是泥水舱内的加压泥水和刀盘面板。对土压盾构而言，挡土机构是土舱内的掘削加压土和刀盘面板。对机械式盾构、封闭式（土压式、泥水式）盾构而言，掘削机构即掘削刀盘；掘削刀盘即作转动或摇动的盘状掘削器，由掘削地层的刀具、稳定掘削面的面板、出土槽口、转动或摇动的驱动机构、轴承机构等构成。刀盘设置在盾构机的最前方，其功能是既能掘削地层土体，又能对掘削面起一定支承作用从而保证掘削面的稳定。就土压盾构而言，排土机构由螺旋输送机、排土控制器及盾构机以外的泥土运出设备构成。螺旋输送机的功能是把土舱内的掘削土运出、经排土控制器送给盾构机外的泥土运出设备（至地表）。
盾构法隧道的主要优点是在盾构支护下进行地下工程的暗挖施工，不受地面交通、河道、航运、潮汐、季节气候等条件的影响，能较经济合理地保证隧道安全施工；盾构的推进、出土、衬砌拼装等可实现自动化、智能化和施工远程信息化，掘进进度快，施工劳动强度低；地面人文自然景观受到良好的保护，周围的环境不受盾构施工干扰；在松软的地层中，开挖埋置深度较大的长距离、大直径隧道，具有经济、技术、安全等方面的优越性；但盾构机械的造价昂贵，隧道的衬砌、运输、拼装、机械安装等工艺复杂；在饱和和含水的松软地层中施工，地表的沉陷风险较大；需要设备制造、气压设备供应、衬砌管片预制、衬砌结构防水及堵漏、施工测量场地布置、盾构转移等技术配合，系统工程协调复杂；建造短隧道时经济性差；对隧道施工半径过小或隧道埋深过浅时，施工难度教大。

3、盾构中的动态施工
所谓“动态施工”应该从广泛的意义去理解。根据暴露出的围岩状态采取相应的对策是隧道施工的基本原则。这里所谓的“动态”是指隧道施工工程中的地质条件是不断变化的；其力学动态也是不断变化的，因此施工工程就不可能是一成不变的。我们在施工过程中，采用不同的技术和方法，都是为了适应这种“动态”变化的。施工隧道的各种决策都要在施工阶段的地质技术、量测技术和质量技术的基础上进行管理，这就是动态施工的意义。动态施工和动态设计是不可分离的。设计单位提供的设计，在没有通过实践检验前，始终具有预设计的性质，而正真的设计是在施工过程之中完成和完善的。
盾构施工只能前进，不能后退的特征要求盾构沿设计路线高精度推进。一旦对工程条件判断不准，有可能出现因盾体受力不均，引起的隧道轴线超限，如水环境引起的隧道上浮、沉降引起的盾体下斜或是盾体左右应力不均引起的偏向。这对于盾构作业都是灾难性的。另外由于刀具选择错误或滚刀数量配置不足，刀盘可能在隧道内卡死甚至破裂解体。这就要求构建一个充分利用工程建设勘察获得的及已有资料，“结合施工中获得的电子电子情报和从各种作业中获得的电子情报，根据使用机械和电子仪器、量测仪器的组合，加以联动控制或实现电子网络的一元化管理，以提高整个过程的生产性”。以对前方施工情况有一个及时详细的地质勘察资料。改进日本提出的“SIT”等系统。，以期得到适合盾构施工的动态施工系统。
日本提出的动态施工系统的分为三个子系统：信息收集、通信子系统；分析、评价子系统；决策实施子系统。超前地质预报信息主要采用：TSP方法、超前钻孔方法、掌子面地质雷达法、数码相机超前地质预测、掌子面围岩级别判定法。监控量测采用隧道断面位移测试法、数码相机断面位移测试法、空隙水压计法、数值收敛计法、光纤量测衬砌应力应变技术。在该系统中对采用的解析方法、评价方法及标准以及决策方法有统一的规定，以便能进行比较和分析。解析方法有位移、应力反分析法、荷载-结构模式解析方法、二维三维FEM法；决策方法有专家系统方法、病害施工事故诊断方法、类比方法；评价方法有模式化方法、标准对应方法、标准模式方法等。
对于盾构作业，因为掌子面没有操作空间。信息收集、通信子系统的构建困难。针对这一问题。可结合静力触探方法，得出解决方案。我团队在盾构机前方设置静力触探装置，利用探头可以探测到土层的侧阻力和端阻力，以确定土层性质，然后将结果反馈到分析、评价子系统。
具体实施方式
如图2所示，在盾体前盾（11）上设置探杆固定装置（4），将周围探杆（2）固定到探杆固定装置（4）上，将中心探杆（1）固定到刀盘（5）中心；在探杆顶端安装静力触探探头（3）。此时，侧视图如图3。如图5所示，在盾构掘进过程中，静力触探探头（3）受到土层的阻力，使探头内的阻力传感器（8）产生应变，传感器的应变传输到电阻应变片（7）转换为电阻的变化，然后电信号通过电缆（10）反馈至分析、评价子系统，决策实施子系统调整盾构机的工作参数，或按决策系统指令更换相应构件。另外，由于盾构机工作有较大震动，掌子面地质雷达法不能发挥作用。但可在盾构前体或在超前导杆上安装数码相机进行摄像及图像处理来进行地质判设。
日本从20世纪90年代开始，就采用地质图像处理技术对掌子面的地质条件进行图像处理，提炼出与围岩分级有关的参数，对围岩分级进行修正。此方法不仅适用于对围岩分级的修正，也可以用来对掌子面前方的地质情况进行预测。图像系统是由图像测定、图像处理及地质解析三部分构成的，在本动态系统中，分别归于以下系统。数码相机一般处理方法如下图6。如结合超前探杆，则可以得到取得类似效果。
图像摄影系统——掌子面、周边原图像——信息收集通信子系统
原图像处理
分割图像处理
图像处理系统 图像处理
图像系统 不连续面情报
岩类岩级情报 分析、评价子系统
地质解析
不连续面判定
地质解析系统 优先度判定
岩类岩级划分判定
掌子面前方地质预测

图6
4、总结
整个动态施工作业流程可表示为下图。

图7

Part 2 隧道跨度对稳定性影响（对《基于RMR的大跨度围岩分级（数值）方法探究》的改进）
1、 假设
（1） 围岩为均质体；
（2） 施工对硐室周边的影响相同；
（3） 认为破坏为剪坏，服从摩尔定理；
（4） 土层厚度按无限大考虑；
（5） 令K=f /G，G为滑动力，f为内聚力。K相同时，认为围岩稳定性相同；
（6） γ=20KN/m3；
（7） 考虑应力拱效应，影响深度：

（8） 粘聚力以剪力形式提供抗力时，考虑正应力的影响，当H≥Hq时，岩土体受力形式接近水体。设Hq时，各向力均为粘聚力C，破坏面上有一面凌空，可认为岩土体应力充分释放，粘聚力为0；中间按线性变化。若受力方向与剪切方向垂直，粘聚力以弹力方式作用；
2、 计算原理如图：
（1） 假设一个矩形的硐室；
（2） 在硐室的四边上，寻找两个点，并通过两点生成一条任意的曲线f(x)，作为破坏边界；
（3） 运用Matlab迭代运算，搜索使K最小的破坏点和破坏线；
（4） 最后得到当破坏点在硐室上角点，f(x)为直线，Ⅰ 级围岩的破坏角为12.5O ，Ⅱ级围岩27.5度，ⅢⅣⅤ级围岩破坏

角为角为45.5O，破坏点间的距离为B时，K值最小；
（5） 参考RMR分类把岩石稳定性分为五类记为1、2、3、4、5。K的范围0~3.5为5类，3.5~8为4类，8~23为3类，23~105为2类，105~172为1类；
3、 按以上成果，在典型计算地质条件下，取不同的跨度，得到如下结果。

可见跨度达到75m以后，围岩稳定性级别都变为5。围岩越好，对跨度的变化越不敏感。具体计算结果见下表。

4、 本模型没有考虑裂缝的影响
在abaqus中建模，c=400kpa，φ=50O ，E=30Gpa。圆形隧道，直径15m。得到的塑性区如图12，水平位移和竖向位移分别为图13、图14。再在隧道周围用低c,φ的土体代替原岩，模拟裂隙。示意图如图15.得到的应力图，如图16。所对应的塑性区和水平和竖向应变分别为图17、图18、图19、图20、图21。
4.1 塑性区
首先讨论塑性区，由于裂缝位置，首先c、φ值远小于其他区域，在其他区域还没有初出现塑性变形时，此区域已经不再收敛，abaqus程序停止计算。所以这些区域即图17、图18、图19、图20塑形区域只出现在裂缝处，换句话

说若是考虑防震动，可人为造成弱化区，使之耗能保护结构。说明在隧道壁上设置隔震沟槽是可行的。
4.2 应力
该模型没有考虑地应力的影响。空腔的存在使得空腔上部形成一个小应力区（图16），若使用一个更大的模型，有可能是形成土拱，使这部分只承受自身重力。水平裂缝对应力分布影响不大，只会在局部区域形成应力释放和应力集中。竖向裂缝极

大的影响内力分布，对比图16左上和右上及左下图可明显观察到分布差异很明显。

仅从数值上看（图22、图23、图24）最大值从无竖向裂隙的552kpa增加到820kpa可见一斑。观察三条不同位置的竖向裂缝，其中在隧道上方贯通的裂缝（对称布置）直接不收敛，无法计算；两条有结果的裂缝对比，在隧道上方的裂缝长度只有模型高度一半（15m）得到的最大应力820kpa，大于在隧道一侧贯通裂缝（30m）800kpa。但裂缝的出现可使离隧道水平距离较小的区域，应力尽快恢复成地应力。
所以在隧道施工时，应更加注意隧道顶板上的裂缝探测和检测，若要避免扰动周围土体，可考虑在隧道顶部以上底面打孔。
4.3 位移。
图20可以很明显观察到隧道侧面的上部无论什么情况下都是，水平位移最大的区域，所以应加强隧道洞肩的位移监控。图21可见无论何种破坏模式，洞顶都十分危险。竖向贯通长裂缝、隧道洞肩范围内贯通裂缝对水平位移贡献都很大，在施工中应引起注意。详情见图25、图26、图27。最大值由0.45变成0.8和0.7。隧道贯通的裂缝对竖向裂缝的贡献都很大。
5、总结
裂缝对围岩的稳定有极大的作用，施工时应注意隧道顶部裂缝引起的应力增加。和隧道洞肩裂缝引起的局部应力增大。但在也可充分利用裂缝的作用，降低对周围的影响。
6、 对比前后破坏路径
对比图10和图12，及图20可以发现，破坏的点都是洞肩，前后结果相同。但是破坏路径，似乎不太一样。其实不然，在图10的数值模拟中，在没有考虑影响范围时，结果为90度。考虑土拱效应后，影响范围不会无限扩大。势必在隧道顶某一点相交，当岩土体为均值时，破坏线与水平面的夹角，基本相等。可见其实两种破坏线是等价的。

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[1] 百度文库 盾构法隧道概述
[2] 谭伟姿 盾构法隧道施工技术讲座
[3] 百度文库 盾构施工技术
[4] 关宝树 隧道工程施工要点集 人民交通出版社
[5] 刘汉龙创新团队 一种盾构超前探测方法
[6] 徐来 基于RMR的大跨度围岩分级（数值）方法探究（改进版）
[7] 周文波.盾构法隧道施工技术及应用[M]. 北京:中国建筑工业出版社, 2004
[8] 张厚美, 盾构隧道的理论研究与施工实践[M].北京: 中国建筑工业出版社, 2010
[9] 陈湘生等. 复杂环境下盾构下穿运营隧道综合技术[M].北京: 中国铁道出版社2011
[10] 陈馈等.盾构施工技术[M].北京: 人民交通出版社, 2009
[11] 《盾构法隧道施工与验收规范》(GB50446-2208).北京: 中国建筑工业出版

附件
基于RMR的大跨度围岩分级（数值）方法探究
摘要
我国高速发展，对交通容量提出更高要求。隧道作为高速交通的重要一环，常常是一条线路的关键性工程。因此对隧道的研究受到越来越多的研究者的注意。对于隧道施工研究者，围岩分级尤为重要。
在罗曼提出围岩分级的两百多年的时间里，根据不同的工程目的，出现了许许多多的围岩分级法则和方法。发展到现在日趋完备。但面对近年来出现的大跨度地下工程，传统方法显得捉襟见肘。大型数字化模拟方法的出现为思维方法的引导提供了新的可能。
本文通过建立隧道破坏模型，基于RMR分类，把大跨度隧道围岩的分级，通过等安全系数K的方法转化为小跨度围岩分级。
首先，建立最简化模型model1，对比计算出的结果与常识的符合度，通过对比，认为该模型可靠。考虑影响深度，和剪应力的变化，优化model1得到模型model2，对计算结果进行分析，总结出岩土体破坏特点，对模型model2做部分修改得到模型model3，以K值最小，来确定最危险破坏面。作为土体破坏面。同时，根据RMR分类法，不同支护条件下开挖的自稳时间和岩体强度指标的对应关系表1-3。得出不同围岩级别下稳定系数K的取值范围，根据原理K=F/G（F为抵抗岩土体移动的力，G为岩土体运动的动力），K值越大岩土体越稳定。对得出的K值进行修正。将得到的破坏面和修正后的K值，对模型model3进行优化，得到模型model4。通过RMR分类提供的模型，对模型model4进行检验，模型model4满足精度要求。最后用模型model4对不同跨度的围岩进行分级。
RMR分类
RMR分类是由Rieniawski在1973年提出，1989年发表于《工程岩体分类》一书中。RMR分类是由岩块强度、RQD值等5类参数综合组成的。见表1-1。

RMR值变化在0~100之间，据RMR值把岩体分为5级，同时RMR分类还给出了岩体类别与相应的不支护下开挖的自稳时间和岩体强度指标对应关系见表1-2

主要探究内容和方法
大跨度（隧道）围岩若能与普通跨度（隧道）围岩建立联系，大跨度围岩分级问题也能迎刃而解。因此，主要问题转化为建立大跨度隧道与普通隧道的联系。一般来说，对隧道的同一断面，不考虑大跨的影响，隧道顶面和侧面应有同样的围岩条件。因此只需测定侧面围岩条件，再加入跨度的影响，就可以对大跨度围岩做出合理分级。
因此，主要的工作是：
1、 建立一个可靠的小跨度围岩分类模型；
2、 找出一个对于大、小跨度围岩都稳定的围岩分级指标；
本文探究的主要工程目的是探究一种能指导施工支护的围岩分级方法。RMR分类提供的自稳时间很好的满足这一要求，并且指标可视性强。而且RMR分类从岩体的结构特征和完整性（RQD值、节理间距、节理条件）、岩石强度、地下水等围岩稳定性因素，较全面的给出了可靠的围岩分级。因此，本文以RMR分类法作为基础模型。在此基础上改进得到满足精度的结果。

Model 1
建立最简化模型model1。受力情况如图所示
假设
1、 大跨度只影响顶部围岩状况。
2、 围岩为均质体。
3、 硐室为正方体。
4、 不考虑施工对结构的影响。
5、 不考虑硐室顶部的正应力。
6、 认为破坏为剪坏。服从摩尔定理。
7、 洞顶的破坏为三角形区域。
8、 令K= f /G，G为滑动力，f为内聚力。K相同时，认为围岩为同一等级。
9、 影响深度按无限大考虑。

图一
1、计算不同级别围岩的K值范围
运用MATLAB计算，γ=20KN/m3,结果如下
Vector_...四个参量分别是粘聚力、岩土体重度、宽度、角度（°）。
可见当破坏面接近0°时，最安全最不易破坏，极限情况当角度等于0°，即无破坏面，土体最安全。与现实情况符合。左图假设粘聚力沿破坏面方向以剪力形式提供抗力得出的结果，右图是粘聚力以弹力形式提供抗力得出的结果。变化规律相同。可以相互印证。而且可以由图中数据看出。最危险破坏面，即K值最小面（kmin），对应的破坏面为接近90°，不为90度的原因是，为避免数据出错（tan x在分母），对破坏角作处理的导致的。所以最危险的面可能为90°面。

Model 2
1、考虑应力拱效应，影响深度： Hp=（2～2.5）hq
hq=0.45*2s-1ω
ω=1+i*(B-5)
式中 s 围岩级别
ω 宽度影响系数
B 地下结构的宽度
I B<5m时 i=0.2;B>5m时 i=0.1;
S在1~3时Hp=2hq，否则取Hp=2.5hq；
2、粘聚力以剪力形式提供抗力时，考虑正应力的影响，当H≥Hq时，岩土体受力形式接近水体。设Hq时，各向力均为粘聚力C，破坏面上有一面凌空，可认为岩土体应力充分释放，粘聚力为0；中间按线性变化。若受力方向与剪切方向垂直，粘聚力以弹力方式作用。
可以得出结论，粘聚力越大，围岩越稳定。随粘聚力减小，围岩破坏面角度增大。Vector_各项分别为粘聚力、重度、跨度、破坏面夹角、内摩擦角、影响范围、围岩等级。

Model 3
在模型2的基础上计算破坏面。
1、 粘聚力大时，岩土体围岩稳定。粘聚力小时，围岩不稳定。在最大粘聚力条件下计算破坏角和此条件下的稳定系数。最小粘聚力条件下计算破坏角和此条件下的稳定系数。

K值越大越安全。可把K值的范围调整为

程序1 model1下计算K值范围
x2=20;
x3=1;
kmax=0;
kmin=100000;
vector_kmax=[0 0 0 0];
vector_kmin=[0 0 0 0];
b=[1 1 1 pi/180];
for x1=1:100
for x4=pi/360:pi/180:85*pi/180
x=[x1 x2 x3 x4];
K=fun1(x);
if kmax<=K
kmax=K;
x=x./b;
vector_kmax=x;
end
if kmin>=K
kmin=K;
x=x./b;
vector_kmin=x;
end
end
end
vector_kmax,kmax,vector_kmin,kmin
function K=fun1(x)
K=(4*x(1))/(x(2)*x(3)*sin(x(4)));

程序2 model2下计算k值的程序
x2=20;
x3=1;
x5=10*pi/180;
side2=5;
kmax=0;
kmin=100000;
vector_kmax=[0 0 0 0 0 0 0];
vector_kmin=[0 0 0 0 0 0 0];
b=[1 1 1 pi/180 pi/180 1 1];
side=[x3 side2];
Hq=fun2(side);
for x1=1:100
for x4=pi/360:pi/180:85*pi/180
x=[x1 x2 x3 x4 x5 Hq side2];
K=funx4(x);
if kmax<=K
kmax=K;
x=x./b;
vector_kmax=x;
end
if kmin>=K
kmin=K;
x=x./b;
vector_kmin=x;
end
end
end
vector_kmax,kmax,vector_kmin,kmin
function K=funx4(x)
h=0.5*x(3)*tan(x(4));
Hq=x(6);
if h<=Hq
G=0.25*x(2)*x(3)^2*tan(x(4));
F=0.25*x(1)*(1+tan(x(5)))*x(3)^2/x(6)/(cos(x(4)))^2;
else
G=0.5*x(3)*h*(1-((h-Hq)/h)^2);
F=0.25*x(1)*(1+tan(x(5)))*x(3)^2/x(6)/(cos(x(4)))^2*(Hq/h)^2+x(1)*(1-Hq/h)*x(3);
end;
K=F/G;
程序3 model3下计算K值的范围
x2=20;
x3=1;
x5=1*pi/180;
side2=5;
kmax=0;
kmin=100000;
vector_kmax=[0 0 0 0 0 0 0];
vector_kmin=[0 0 0 0 0 0 0];
b=[1 1 1 pi/180 pi/180 1 1];
side=[x3 side2];
Hq=fun2(side);
x1=1
for x4=pi/360:pi/180:85*pi/180
x=[x1 x2 x3 x4 x5 Hq side2];
K=funx4(x);
if kmax<=K
kmax=K;
x=x./b;
vector_kmax=x;
end
if kmin>=K
kmin=K;
x=x./b;
vector_kmin=x;
end
end
vector_kmax,kmax,vector_kmin,kmin
function[Hq]=fun2(side)
if side(1)>=5 a1=0.1;
else
a1=0.2;
end
w=1+a1*(side(1)-5);
H1=w*0.45*2^(side(2)-1);
if side(2)<=3
a=2;
else
a=2.5;
end
Hq=a*H1;

程序4 model4大跨度围岩分级
x2=20;%ÑÒÍÁÌåÖضÈ
x3=100;%¿ç¶È
x1=50;%Õ³¾ÛÁ¦
x5=10*pi/180;%ÄÚĦ²Á½Ç
side2=5;%²àÃæΧÑÒ¼¶±ð
if side2==1
x4=12.5*pi/180;
elseif side2==2
x4=27.5*pi/180;
elseif side2>=3&side2<=5
x4=45.5*pi/180;
else
sprintf('a wrong surrounding rock classification')
end
if side2==1&x5>=45*pi/180|side2==2&x5<=45*pi/180&x5>=35*pi/180....
|side2==3&x5<=35*pi/180&x5>=25*pi/180|side2==4&x5<=25*pi/180....
&x5>=15*pi/180|side2==5&x5<=15*pi/180&x5>=1*pi/180
return
else
sprintf('a wrong angle of internal friction')
end
if side2==1&x1>=400|side2==2&x1<=400&x1>=300....
|side2==3&x1<=300&x1>=200|side2==4&x1<=200....
&x1>=100|side2==5&x1<=100&x1>=1
return
else
sprintf('a wrong cohesion')
end
b=[1 1 1 pi/180 pi/180 1 1];
side=[x3 side2];%ÐγÉside
Hq=fun2(side);%Ó°ÏìÉî¶È
x=[x1 x2 x3 x4 x5 Hq side2];
h=0.5*x(3)*tan(x(4));
Hq=x(6);
if h<=Hq
G=0.25*x(2)*x(3)^2*tan(x(4)); F=0.25*x(1)*(1+tan(x(5)))*x(3)^2/x(6)/(cos(x(4)))^2;
else
G=0.5*x(3)*h*(1-((h-Hq)/h)^2)*x(2);
F=0.25*x(1)*(1+tan(x(5)))*x(3)^2/x(6)/(cos(x(4)))^2*(Hq/h)^2+x(1)*(1-Hq/h)*x(3);
end;
K=F/G,x3
if K>=0&K<=3.4
sprintf('¢õ¼¶Î§ÑÒ')
elseif K>=3.4&K<=8
sprintf('¢ô¼¶Î§ÑÒ')
elseif K>=8&K<=23
sprintf('¢ó¼¶Î§ÑÒ')
elseif K>=23&K<=105
sprintf('¢ò¼¶Î§ÑÒ')
elseif K>=105
sprintf('¢ñ¼¶Î§ÑÒ')
else
sprintf('a wrong result')
end