(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 20221078313 0.1 (22)申请日 2022.07.05 (71)申请人 山东省路桥 集团有限公司 地址 250021 山东省济南市历下区经十路 14677号 (72)发明人 姜高勇　王进　周甲强　李斌　 (74)专利代理 机构 济南泉城专利商标事务所 37218 专利代理师 纪艳艳 (51)Int.Cl. G06F 30/13(2020.01) G06F 30/23(2020.01) G06F 119/02(2020.01) (54)发明名称 基于响应面的隧道掌子面支护压力可靠度 确定方法 (57)摘要 本发明提供了一种快速、 简便的基于 响应面 的隧道掌子面支护压力可靠度确定方法。 其包括 以下步骤： 建立基于响应面的掌子面支护压力代 理模型； 采用中心复合设计取样选择5个试验样 本； 确定每个样本的极限支护压力； 求解支护压 力表达式的系数； 获取n个预测样本； 计算每个样 本的掌子面 极限支护压力； 建立样 本极限支护压 力集合； 对集合内的数据按升序排列； 根据目标 可靠指标确定分位 值。 权利要求书2页 说明书5页 附图4页 CN 115130184 A 2022.09.30 CN 115130184 A 1.一种基于响应面的隧道掌子面支护压力可靠度确定方法， 其特征在于， 包括以下步 骤： 1)建立基于响应面的掌子面支护压力代理模型； 2)采用中心复合设计取样选择5个试验样本； 3)采用二分法和数值计算确定每 个样本的极限支护压力； 4)求解支护压力表达式的系数； 5)获取n个预测样本； 6)采用 计算每个样本的掌子面极限支护压力； 7)建立样本极限支护压力集 合； 8)对集合内的数据按升序排列； 9)根据目标 可靠指标确定支护压力分位 值。 2.根据权利要求1所述基于响应面的隧道掌子面支护压力可靠度确定方法， 其特征在 于： 步骤1)中代理模型采用常用的二次多 项式： 式中， a0， a1， a2， a3和a4为待求的系数,c为隧道周围土体的粘聚力， 为内摩擦角。 3.根据权利要求1所述基于响应面的隧道掌子面支护压力可靠度确定方法， 其特征在 于： 步骤2)中样 本选择方式为u ±kσ 。 其中， μ为随机变量的均值， σ 为随机变量的标准差， k为 常数， 选择样本尽量接 近失效平面。 4.根据权利要求1所述基于响应面的隧道掌子面支护压力可靠度确定方法， 其特征在 于： 步骤3)采用二分法和数值计算确定每 个样本的极限支护压力， 具体过程如下： 设定一组支护压力上下限， 其中， 施加支护压力下限v1时， 掌子面为不稳定状态， 施加上 限v2时， 掌子面处于稳定状态； 将v1和v2的均值(v1+v2)/2作为支护压力施加在隧道掌子面上， 进行数值计算， 如果计算 结果说明掌子面是稳定状态， 说明所施加的支护压力大于极限支护压力， 此时将(v1+v2)/2 和v1分别作为极限支护压力的上 下限， 重复以上步骤； 如果计算结果说明掌子面是不稳定的， 则说明所施加的支护压力小于极限支护压力， 则将v2和(v1+v2)/2分别作为极限支护压力的上 下限， 重复以上步骤； 经过多次迭代后， 当上下限的差值小于预先设定的一个容差， 将上下限均值作为极限 支护压力。 5.根据权利要求1所述基于响应面的隧道掌子面支护压力可靠度确定方法， 其特征在 于： 步骤4)建立线性方程组： σc＝A(X)a， σc为5个试验样本的极限支护压力向量， 即 a为待定系数向量， 即a＝[a0,a1,a2,a3,a4]， A(X)为5个样本粘聚力 和内摩擦角组成的矩阵：权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115130184 A 2求解线性方程组， 即可 得到待定系数向量a。 6.根据权利要求1所述基于响应面的隧道掌子面支护压力可靠度确定方法， 其特征在 于： 对于目标 可靠指标βt， 其失效概 率为: Pf≈Φ(‑βt) 式中Φ为累计概 率密度函数的反函数， 可确定目标 可靠指标对应的目标失效概 率。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115130184 A 3