本發(fā)明涉及一種巷道施工，尤其涉及一種巷道注漿最優(yōu)設(shè)計方法。

背景技術(shù)：

1、注漿有助于加強圍巖強度及整體性、提高巷道圍巖穩(wěn)定性，是支護巷道常用手段。目前對于圍巖巷道注漿一般根據(jù)經(jīng)驗或大概估算確定大致的注漿范圍，此外，為了確保巷道穩(wěn)定性，過度注漿在工程中普遍存在，造成經(jīng)濟上不合理。因此，在確定巷道穩(wěn)定或允許變形條件下，采用最少的注漿量是巷道支護的重點。針對目前巷道注漿支護存在較大人為主觀性、注漿方案的確定缺乏科學(xué)性、且過度注漿普遍存在，本發(fā)明將樽海鞘優(yōu)化算法與flac3d數(shù)值模擬計算結(jié)合起來，通過優(yōu)化算法及數(shù)值模擬計算的迭代優(yōu)化，確定最優(yōu)的注漿方位參數(shù)，從而確定最優(yōu)的注漿范圍，本發(fā)明能較為快速的確定最優(yōu)的注漿設(shè)計方案，對實驗者要求較低，可應(yīng)用于巷道注漿支護領(lǐng)域。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的目的為提供一種能提供較佳注漿范圍的巷道注漿最優(yōu)設(shè)計方法。

2、本發(fā)明提供的技術(shù)方案如下：

3、一種巷道注漿最優(yōu)設(shè)計方法，包括：

4、采用樽海鞘優(yōu)化算法獲得注漿長度列表參數(shù)最優(yōu)值，所述注漿長度列表參數(shù)包括多個固定角度值對應(yīng)的注漿長度，該最優(yōu)值使得巷道頂?shù)装逡平颗c兩幫移近量小于0.2m條件下注漿區(qū)域單元體積最??；

5、所述注漿區(qū)域單元體積是采用flac3d軟件獲得，包括：根據(jù)注漿長度列表參數(shù)確定巷道注漿區(qū)域；根據(jù)巷道注漿區(qū)域得到注漿區(qū)域單元體積。

6、其中，所述根據(jù)注漿長度列表參數(shù)確定巷道注漿區(qū)域包括：

7、根據(jù)巷道斷面尺寸確定巷道寬度及巷道高度，選取巷道模型一半作為研究對象，選取巷道底板中心位置為坐標系原點o，基于巷道模型一半建立flac3d數(shù)值模擬計算模型；

8、注漿長度參數(shù)列表基于巷道模型，從-90°到90°中均勻選取20個角度值(包括-90°及90°)，注漿長度是從坐標原點o向外延伸，當注漿長度值為l時，則該點的距離到坐標原點的距離長度為l，針對-90°到90°中均勻選取20個角度值(α1,α2,α3,......,α20)分別對應(yīng)選取對應(yīng)的長度值(l1,l2,l3,......,l20)，(α1,α2,α3,......,α20)與(l1,l2,l3,......,l20)是一一對應(yīng)的關(guān)系，其中(α1,α2,α3,......,α20)為固定值，α1為-90°，α20為90°；

9、基于flac3d數(shù)值模擬計算模型，獲取計算模型中各個單元體的坐標，確定單元體與x正軸的夾角：

10、

11、α為單元體與x周正軸的夾角，zx為單元體x方向坐標值，zy為單元體y坐標值，然后確定單元體角度α在角度列表中的范圍(α1,α2,α3,......,α20)：

12、αi≤α＜αi+1(2)

13、式中i為下標值，取值范圍為1、2、3、......,19，求出其角度下標值i，從而確定該單元體對應(yīng)的注漿長度范圍：

14、li≤l＜li+1(3)

15、根據(jù)長度單位范圍，確定該單元體具體的注漿長度：

16、

17、該點坐標(zx,zy)到坐標原點的距離小于該單元體注漿長度時：

18、

19、則該單元體為注漿單元體，根據(jù)注漿長度列表(l1,l2,l3,......,l20)，采用上述方式對flac3d模型中所有單元體依次判別，確定注漿區(qū)域。

20、其中，所述采用樽海鞘優(yōu)化算法獲得注漿長度列表參數(shù)最優(yōu)值包括：所述根據(jù)巷道注漿區(qū)域得到注漿區(qū)域單元體積是采用flac3d中內(nèi)置的fish語言統(tǒng)計獲得，包括：對巖土體及注漿區(qū)域力學(xué)參數(shù)賦值；同時對巷道模型上下左右均固定住，同時在根據(jù)具體情況模型的上端及右端施加壓應(yīng)力，然后開始數(shù)值模擬計算，數(shù)值模擬計算過程中監(jiān)測巷道頂?shù)装逡平考皟蓭鸵平?，當移近量及兩幫移近量均小于等?.2m時，則該注漿長度參數(shù)列表值(l1,l2,l3,......,l20)對應(yīng)的目標函數(shù)值為注漿體體積vz。

21、其中，所述采用樽海鞘優(yōu)化算法獲得注漿長度列表參數(shù)最優(yōu)值包括：

22、步驟1：初始化樽海鞘優(yōu)化算法超參數(shù)：種群數(shù)量n；最大迭代次數(shù)max_iter；當前迭代次數(shù)now_iter初始為0；根據(jù)種群數(shù)量n，通過隨機產(chǎn)生n個種群個體，每個個體代表一組注漿長度參數(shù)列表值(l1,l2,l3,......,l20)，初始化隨機過程如下：

23、li＝lmin+(lmax-lmin)×rand?(6)

24、式中l(wèi)i表示第i個注漿長度，lmax，lmin表示注漿長度的最大值及最小值；

25、通過采用上述方法，獲取n＝50組注漿長度參數(shù)列表值(l1,l2,l3,......,l20)；

26、步驟2：針對種群n個個體，即n組組注漿長度參數(shù)列表值(l1,l2,l3,......,l20)，開展數(shù)值模擬計算，通過數(shù)值模擬計算獲取對應(yīng)注漿單元體積vz及頂?shù)装逡平?、兩幫移近量，當頂?shù)装逡平考皟蓭鸵平烤∮?.2m時，則該個體對應(yīng)的適應(yīng)函數(shù)值為對應(yīng)注漿單元體積vz，否則該個體對應(yīng)的適應(yīng)度值為無窮大；

27、步驟3：根據(jù)n組種群對應(yīng)的適應(yīng)度值按從小到大依次排序，其中適應(yīng)度值小排在前面，適應(yīng)度值大的排在后面；并將最優(yōu)的適應(yīng)度值(最小值)及最優(yōu)的注漿參數(shù)列表值保存下來(lbest-1,lbest-2,lbest-3,......,lbest-20)

28、步驟4：選取適應(yīng)度排在前面1/2的個體，隨機選取式7或式8進行更新：

29、lnew-i＝lbest-i+c1×(c2×(lmax-lmin)+lmin)?(7)

30、lnew-i＝lbest-i-c1×(c2×(lmax-lmin)+lmin)?(8)

31、式中l(wèi)new-i表示第i個注漿長度新產(chǎn)生的參數(shù)，lbest-i表示，適應(yīng)度值取得最優(yōu)時對應(yīng)的第i注漿長度參數(shù)，lmax，lmin表示注漿長度的最大值及最小值；c2表示0到1之間的隨機參數(shù)；c1可用下式表示：

32、

33、上式中，now_iter為當前迭代次數(shù)，max_iter為總迭代次數(shù)；

34、步驟5：剩下的1/2個體通過公式6隨機產(chǎn)生，補充個體數(shù)直至n個個體；

35、步驟6：當前迭代次數(shù)加1：now_iter＝now_iter+1，如果當前迭代次數(shù)now_iter小于max_iter為10000時，則計算繼續(xù)(步驟2)，否則終止計算(步驟7)；

36、步驟7：計算結(jié)束；

37、通過上述計算，獲得最終的注漿長度參數(shù)列表(l1,l2,l3,......,l20)。

38、相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明采用樽海鞘優(yōu)化算法與flac3d數(shù)值模擬計算相結(jié)合的方法，能克服傳統(tǒng)巷道注漿的盲目性，避免過度注漿，造成經(jīng)濟上不合理，實現(xiàn)注漿區(qū)域的最優(yōu)化，獲取最優(yōu)注漿范圍，無需依靠人工經(jīng)驗，避免人為主觀性。