CN108052754B - 隧道衬砌力学响应的分析方法及终端设备 - Google Patents

隧道衬砌力学响应的分析方法及终端设备 Download PDF

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CN108052754B CN201711384697.7A CN201711384697A CN108052754B CN 108052754 B CN108052754 B CN 108052754B CN 201711384697 A CN201711384697 A CN 201711384697A CN 108052754 B CN108052754 B CN 108052754B
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Abstract

本发明适用于隧道构建技术领域，提供了一种隧道衬砌力学响应的分析方法及终端设备。所述方法包括：根据隧道衬砌截面确定初始映射函数的项数；获取预设的单位圆环上的点和隧道衬砌截面上的点，建立初始对应关系；确定初始映射函数；根据初始映射函数确定单位圆环上的点对应的初始映射洞形，根据初始映射洞形调整隧道衬砌截面上的点；将单位圆环上的点与调整后的隧道衬砌截面上的点对应，确定第一次迭代的映射函数；根据第一次迭代的映射函数确定的第一映射洞形，获得收敛精度；若判定收敛精度在预设的精度阈值范围内，根据第一次迭代的映射函数分析待分析隧道衬砌的力学响应。采用上述方案后，能很好的为带衬砌的任意形状隧道研究提供理论依据。

Description

隧道衬砌力学响应的分析方法及终端设备
技术领域
本发明属于隧道构建技术领域，尤其涉及隧道衬砌力学响应的分析方法及终端设备。
背景技术
随着我国经济快速发展，交通增长十分迅速，作为穿越山体、水体的重要通道隧道的作用和地位日益重要，隧道施工和运营的安全问题也越来越成为学术界和工程界广泛关注的问题。
对于深埋隧道，可以看成无限大弹性体中的孔洞问题，现有技术中，对于椭圆形孔和直线裂纹的精确解，及方形孔的近似解已有详细论述，但对于带衬砌的任意形状的隧道，还不能很准确的构建出来，不能构建出来就不能进行隧道衬砌在围岩压力和地震波等荷载作用下的力学响应分析，不能为带衬砌的任意形状的隧道研究提供理论依据，为带衬砌的任意形状的隧道的施工和运营安全带来了很大的不便。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例提供了一种隧道衬砌力学响应的分析方法及终端设备，以解决现有技术中对于带衬砌的任意形状的隧道，不能很准确的构建出来，不能构建出来就不能进行隧道衬砌在围岩压力和地震波等荷载作用下的力学响应分析的问题。
本发明实施例的第一方面提供了一种隧道衬砌力学响应的分析方法，包括：
根据待分析隧道衬砌的隧道衬砌截面确定初始映射函数的项数；
获取预设的单位圆环上的点和所述隧道衬砌截面上的点，并根据所述单位圆环上的点和所述隧道衬砌截面上的点建立初始对应关系；
根据所述单位圆环上的点、所述隧道衬砌截面上的点、所述初始对应关系和所述项数，确定初始映射函数；
根据所述初始映射函数确定所述单位圆环上的点对应的初始映射洞形，并根据所述初始映射洞形调整所述隧道衬砌截面上的点；
将所述单位圆环上的点与调整后的所述隧道衬砌截面上的点对应，根据对应后的关系、所述单位圆环上的点、调整后的所述隧道衬砌截面上的点和所述初始构建函数，确定第一次迭代的映射函数；
根据所述第一次迭代的映射函数确定所述单位圆环上的点对应的第一映射洞形，根据所述第一映射洞形与所述隧道衬砌截面获得收敛精度；
若判定所述收敛精度在预设的精度阈值范围内，则根据所述第一次迭代的映射函数分析所述待分析隧道衬砌的力学响应。
作为进一步的技术方案，所述方法还包括：
若判定所述收敛精度不在预设的精度阈值范围内，则将所述第一映射洞形作为新的初始映射洞形，执行所述根据所述初始映射洞形调整所述隧道衬砌截面上的点的步骤。
作为进一步的技术方案，所述根据所述单位圆环上的点、所述隧道衬砌截面上的点、所述初始对应关系和所述项数，确定初始映射函数包括：
根据所述待分析隧道衬砌的隧道衬砌截面形状复杂度确定初始映射函数的项数n；
根据所述单位圆环上的点、所述隧道衬砌截面上的点、所述初始对应关系、所述项数n，以及表达式z＝ω(ζ)＝c0+c1ζ+c2ζ-1+c3ζ-2+…+cnζ-n+1，确定所述初始映射函数的系数；其中，ζ为单位圆环上的点，z为隧道衬砌截面上的点，cn为初始映射函数的系数，n为项数；
根据所述单位圆环上的点、所述隧道衬砌截面上的点、所述初始对应关系、所述项数n和所述系数确定所述初始映射函数。
作为进一步的技术方案，所述根据所述初始映射函数确定所述单位圆环上的点对应的初始映射洞形，并根据所述初始映射洞形调整所述隧道衬砌截面上的点包括：
根据所述初始映射函数确定所述单位圆环上的点对应的初始映射洞形；
计算所述初始映射洞形上相邻两点的距离与周长的比值rl；
根据rl计算与所述初始映射洞形上相邻两点对应的所述隧道衬砌截面上的相邻两点的距离和坐标；
根据计算的所述隧道衬砌截面上的相邻两点的距离和坐标调整所述隧道衬砌截面上的点。
作为进一步的技术方案，所述根据所述第一映射洞形与所述隧道衬砌截面获得收敛精度包括：
确定所述第一映射洞形与所述隧道衬砌截面之间的距离绝对值的平均值；
获取所述隧道衬砌截面的周长；
根据所述平均值和所述周长获得所述收敛精度。
本发明实施例的第二方面提供了一种隧道截面的构建装置，包括：
项数确定模块，用于根据隧道衬砌截面确定初始映射函数的项数；
初始对应关系建立模块，用于获取预设的单位圆环上的点和所述隧道衬砌截面上的点，并根据所述单位圆环上的点和所述隧道衬砌截面上的点建立初始对应关系；
初始映射函数确定模块，用于根据所述单位圆环上的点、所述隧道衬砌截面上的点、所述初始对应关系和所述项数，确定初始映射函数；
初始映射洞形确定模块，用于根据所述初始映射函数确定所述单位圆环上的点对应的初始映射洞形，并根据所述初始映射洞形调整所述隧道衬砌截面上的点；
第一次迭代的映射函数确定模块，用于将所述单位圆环上的点与调整后的所述隧道衬砌截面上的点对应，根据对应后的关系、所述单位圆环上的点、调整后的所述隧道衬砌截面上的点和所述初始构建函数，确定第一次迭代的映射函数；
收敛精度获得模块，用于根据所述第一次迭代的映射函数确定所述单位圆环上的点对应的第一映射洞形，根据所述第一映射洞形与所述隧道衬砌截面获得收敛精度；
力学响应分析模块，用于若判定所述收敛精度在预设的精度阈值范围内，则根据所述第一次迭代的映射函数分析所述待分析隧道衬砌的力学响应。
作为进一步的技术方案，所述装置还包括：
新初始映射洞形形成模块，用于若判定所述收敛精度不在预设的精度阈值范围内，则将所述第一映射洞形作为新的初始映射洞形，执行所述根据所述初始映射洞形调整所述隧道衬砌截面上的点的步骤。
作为进一步的技术方案，所述初始映射函数确定模块还用于：
根据所述待分析隧道衬砌的隧道衬砌截面形状复杂度确定初始映射函数的项数n；
根据所述单位圆环上的点、所述隧道衬砌截面上的点、所述初始对应关系、所述项数n，以及表达式z＝ω(ζ)＝c0+c1ζ+c2ζ-1+c3ζ-2+…+cnζ-n+1，确定所述初始映射函数的系数；其中，ζ为单位圆环上的点，z为隧道衬砌截面上的点，cn为初始映射函数的系数，n为项数；
根据所述单位圆环上的点、所述隧道衬砌截面上的点、所述初始对应关系、所述项数n和所述系数确定所述初始映射函数。
本发明实施例的第三方面提供了一种隧道衬砌力学响应的分析终端设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上述第一方面所述的方法。
本发明实施例的第四方面提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述第一方面所述的方法。
本发明实施例与现有技术相比存在的有益效果是：采用上述方案后，对于带衬砌的任意形状的隧道，能准确的构建出来，构建出来之后，就能进行隧道衬砌在围岩压力和地震波等荷载作用下的力学响应分析，能为带衬砌的任意形状的隧道研究提供理论依据，为带衬砌的任意形状的隧道的施工和运营安全提供了很大的便利。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例一提供的隧道衬砌力学响应的分析方法的步骤示意图；
图2是本发明实施例中提供的最终的映射洞形和待分析隧道衬砌的隧道衬砌截面的示意图；
图3是本发明实施例中提供的收敛精度确定方法的步骤示意图；
图4是本发明实施例二提供的隧道衬砌力学响应的分析装置的结构示意图；
图5是本发明实施例三提供的隧道衬砌力学响应的分析装置的结构示意图；
图6是本发明实施例四提供的隧道衬砌力学响应的分析终端设备的示意图。
具体实施方式
以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本发明实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本发明。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本发明的描述。
为了说明本发明所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。
实施例一
如图1所示，为本发明实施例提供的隧道衬砌力学响应的分析方法提供的步骤示意图，包括：
步骤S101，根据待分析隧道衬砌的隧道衬砌截面确定初始映射函数的项数。
具体的，对于深埋隧道，可以看成无限大弹性体中的孔洞问题，复变函数解法是解决此类问题最有效的方法，应用复变函数求解的关键在于找到对应的映射函数，对于隧道衬砌截面，尤其是带衬砌的隧道衬砌截面，可以利用映射函数来构建，构建开始，需要先根据隧道衬砌截面的形状复杂度确定初始映射函数的项数，优选的，初始映射函数的项数取10～15即可满足精度。
步骤S102，获取预设的单位圆环上的点和所述隧道衬砌截面上的点，并根据所述单位圆环上的点和所述隧道衬砌截面上的点建立初始对应关系。
具体的，根据隧道衬砌截面的形状复杂度确定需要选取的点的数量，根据确定的需要选取的点的数量从隧道衬砌截面上选点，并获取单位圆环上的预设的点，再将从隧道衬砌截面上选取的点和单位圆环上的预设的点建立初始对应关系，将点一一对应起来，建立初始对应关系的方法有很多，比如，将单位圆环边界和隧道衬砌截面边界都按角度划分为k份，k的取值取决于隧道衬砌截面的形状复杂度，如果隧道衬砌截面的形状复杂，k可以取1000或以上，分别获得单位圆环边界和隧道衬砌截面边界上k+1个点，将单位圆环边界上的点和隧道衬砌截面边界上的点按角度分别对应起来，单位圆环外边界对应隧道衬砌截面外边界上的点，单位圆环内边界对应隧道衬砌截面内边界上的点，建立初始对应关系，当然，上述建立初始对应关系的方法只是一个具体的实施例，其他的建立初始对应关系的方法也在本方案的保护范围之内。
步骤S103，根据所述单位圆环上的点、所述隧道衬砌截面上的点、所述初始对应关系和所述项数，确定初始映射函数。
具体的，将选取的单位圆环上的点、选取的隧道衬砌截面上的点、建立的初始对应关系和根据隧道衬砌截面的形状复杂度确定的项数带入到映射函数关系式中，求出初始映射函数，优选的，可以利用最小二乘法求解出初始映射函数。
步骤S104，根据所述初始映射函数确定所述单位圆环上的点对应的初始映射洞形，并根据所述初始映射洞形调整所述隧道衬砌截面上的点。
具体的，求出初始映射函数后，将单元圆环上的点带入到初始映射函数后，得到初始映射函数对应的初始映射洞形，对比分析初始映射洞形与隧道衬砌截面的区别，并根据区别调整所述隧道衬砌截面上的点。
步骤S105，将所述单位圆环上的点与调整后的所述隧道衬砌截面上的点对应，根据对应后的关系、所述单位圆环上的点、调整后的所述隧道衬砌截面上的点和所述初始构建函数，确定第一次迭代的映射函数。
具体的，将单位圆环上的点与调整后的隧道衬砌截面上的点一一对应，对应后，根据对应关系，将单位圆环上的点、调整后的隧道衬砌截面上的点代入初始构建函数进行第一次迭代，获得第一次迭代的映射函数。
步骤S106，根据所述第一次迭代的映射函数确定所述单位圆环上的点对应的第一映射洞形，根据所述第一映射洞形与所述隧道衬砌截面获得收敛精度。
具体的，将单元圆环上的点带入到第一次迭代的映射函数后，得到第一次迭代的映射函数对应的第一映射洞形，根据第一映射洞形与隧道衬砌截面获得收敛精度。
步骤S107，若判定所述收敛精度在预设的精度阈值范围内，则根据所述第一次迭代的映射函数分析所述待分析隧道衬砌的力学响应。
具体的，若判定获得的收敛精度在预设的精度阈值范围内，则认为获得了最终的映射函数，则根据第一次迭代的映射函数利用柯西积分求出应力函数，从而得到待分析隧道衬砌的应力与位移的解析解，进而研究任意形状带衬砌的隧道在围岩压力和地震波等荷载作用下的衬砌的力学响应。
采用上述方案后，对于带衬砌的任意形状的隧道，能准确的构建出来，构建出来之后，就能进行隧道衬砌在围岩压力和地震波等荷载作用下的力学响应分析，能为带衬砌的任意形状的隧道研究提供理论依据，为带衬砌的任意形状的隧道的施工和运营安全提供了很大的便利。
此外，在一个具体事例中，所述方法还包括：
若判定所述收敛精度不在预设的精度阈值范围内，则将所述第一映射洞形作为新的初始映射洞形，执行所述根据所述初始映射洞形调整所述隧道衬砌截面上的点的步骤。
具体的，如图2所示，为最终的映射洞形和待分析隧道衬砌的隧道衬砌截面的示意图，初始映射函的项数为9项，迭代20次运算后得到映射函数的系数分别为：
c0＝2.3143；c1＝6.7607；c2＝-0.9095；c3＝0.2638；c4＝-0.1020；c5＝0.0208；c6＝0.0250；
c7＝-0.0206；c8＝0.0074；c9＝0.0007；R0＝0.8734。
其中，单位圆环的外半径为1，内半径为R0。
此外，在一个具体事例中，所述根据所述单位圆环上的点、所述隧道衬砌截面上的点、所述初始对应关系和所述项数，确定初始映射函数包括：
根据所述待分析隧道衬砌的隧道衬砌截面形状复杂度确定初始映射函数的项数n。
根据所述单位圆环上的点、所述隧道衬砌截面上的点、所述初始对应关系、所述项数n，以及表达式z＝ω(ζ)＝c0+c1ζ+c2ζ-1+c3ζ-2+…+cnζ-n+1，确定所述初始映射函数的系数；其中，ζ为单位圆环上的点，z为隧道衬砌截面上的点，cn为初始映射函数的系数，n为项数。
根据所述单位圆环上的点、所述隧道衬砌截面上的点、所述初始对应关系、所述项数n和所述系数确定所述初始映射函数。
具体的，先根据待分析隧道衬砌的隧道衬砌截面形状复杂度，例如曲线的圆滑度等因素确定初始映射函数的项数n，根据项数n确定初始映射函数的表达式z＝ω(ζ)＝c0+c1ζ+c2ζ-1+c3ζ-2+…+cnζ-n+1，再根据单位圆环上的点、隧道衬砌截面上的点和初始对应关系将对应点依次代入初始映射函数的表达式中，确定初始映射函数的系数，再根据系数确定初始映射函数。
此外，在一个具体事例中，所述根据所述初始映射函数确定所述单位圆环上的点对应的初始映射洞形，并根据所述初始映射洞形调整所述隧道衬砌截面上的点包括：
根据所述初始映射函数确定所述单位圆环上的点对应的初始映射洞形。
计算所述初始映射洞形上相邻两点的距离与周长的比值rl。
根据rl计算与所述初始映射洞形上相邻两点对应的所述隧道衬砌截面上的相邻两点的距离和坐标。
根据计算的所述隧道衬砌截面上的相邻两点的距离和坐标调整所述隧道衬砌截面上的点。
具体的，根据rl计算与初始映射洞形上相邻两点对应的隧道衬砌截面上的相邻两点的距离和坐标，再以计算得出的相邻两点的距离和坐标调整选取隧道衬砌截面上的点。
此外，在一个具体事例中，如图3所示，所述根据所述第一映射洞形与所述隧道衬砌截面获得收敛精度包括：
确定所述第一映射洞形与所述隧道衬砌截面之间的距离绝对值的平均值。
获取所述隧道衬砌截面的周长。
根据所述平均值和所述周长获得所述收敛精度。
具体的，利用表达式
Figure BDA0001516343000000091
来表示收敛精度，Δl为第n次迭代的映射函数形成的第n映射洞形与隧道衬砌截面之间的距离绝对值的平均值；L为隧道衬砌截面的周长。
采用上述方案后，对于带衬砌的任意形状的隧道，能准确的构建出来，且能严格控制收敛精度，即能控制构建效果，并能很好的为带衬砌的任意形状的隧道衬砌的力学响应提供理论依据，保证了带衬砌的任意形状的隧道的施工和运营安全。
实施例二
如图4所示，为本发明实施例提供的隧道衬砌力学响应的分析装置提供的结构示意图，包括：
项数确定模块401，用于根据待分析隧道衬砌的隧道衬砌截面确定初始映射函数的项数；
初始对应关系建立模块402，用于获取预设的单位圆环上的点和所述隧道衬砌截面上的点，并根据所述单位圆环上的点和所述隧道衬砌截面上的点建立初始对应关系；
初始映射函数确定模块403，用于根据所述单位圆环上的点、所述隧道衬砌截面上的点、所述初始对应关系和所述项数，确定初始映射函数；
初始映射洞形确定模块404，用于根据所述初始映射函数确定所述单位圆环上的点对应的初始映射洞形，并根据所述初始映射洞形调整所述隧道衬砌截面上的点；
第一次迭代的映射函数确定模块405，用于将所述单位圆环上的点与调整后的所述隧道衬砌截面上的点对应，根据对应后的关系、所述单位圆环上的点、调整后的所述隧道衬砌截面上的点和所述初始构建函数，确定第一次迭代的映射函数；
收敛精度获得模块406，用于根据所述第一次迭代的映射函数确定所述单位圆环上的点对应的第一映射洞形，根据所述第一映射洞形与所述隧道衬砌截面获得收敛精度；
力学响应分析模块407，用于若判定所述收敛精度在预设的精度阈值范围内，则根据所述第一次迭代的映射函数分析所述待分析隧道衬砌的力学响应。
采用上述方案后，对于带衬砌的任意形状的隧道，能准确的构建出来，构建出来之后，就能进行隧道衬砌在围岩压力和地震波等荷载作用下的力学响应分析，能为带衬砌的任意形状的隧道研究提供理论依据，为带衬砌的任意形状的隧道的施工和运营安全提供了很大的便利。
实施例三
如图5所示，为本发明实施例提供的隧道衬砌力学响应的分析装置提供的结构示意图，包括：
项数确定模块501，用于根据待分析隧道衬砌的隧道衬砌截面确定初始映射函数的项数；
初始对应关系建立模块502，用于获取预设的单位圆环上的点和所述隧道衬砌截面上的点，并根据所述单位圆环上的点和所述隧道衬砌截面上的点建立初始对应关系；
初始映射函数确定模块503，用于根据所述单位圆环上的点、所述隧道衬砌截面上的点、所述初始对应关系和所述项数，确定初始映射函数；
初始映射洞形确定模块504，用于根据所述初始映射函数确定所述单位圆环上的点对应的初始映射洞形，并根据所述初始映射洞形调整所述隧道衬砌截面上的点；
第一次迭代的映射函数确定模块505，用于将所述单位圆环上的点与调整后的所述隧道衬砌截面上的点对应，根据对应后的关系、所述单位圆环上的点、调整后的所述隧道衬砌截面上的点和所述初始构建函数，确定第一次迭代的映射函数；
收敛精度获得模块506，用于根据所述第一次迭代的映射函数确定所述单位圆环上的点对应的第一映射洞形，根据所述第一映射洞形与所述隧道衬砌截面获得收敛精度；
力学响应分析模块507，用于若判定所述收敛精度在预设的精度阈值范围内，则根据所述第一次迭代的映射函数分析所述待分析隧道衬砌的力学响应。
此外，在一个具体事例中，所述装置还包括：
新初始映射洞形形成模块508，用于若判定所述收敛精度不在预设的精度阈值范围内，则将所述第一映射洞形作为新的初始映射洞形，执行所述根据所述初始映射洞形调整所述隧道衬砌截面上的点的步骤。
此外，在一个具体事例中，所述初始映射函数确定模块503还用于：
根据所述待分析隧道衬砌的隧道衬砌截面形状复杂度确定初始映射函数的项数n；
根据所述单位圆环上的点、所述隧道衬砌截面上的点、所述初始对应关系、所述项数n，以及表达式z＝ω(ζ)＝c0+c1ζ+c2ζ-1+c3ζ-2+…+cnζ-n+1，确定所述初始映射函数的系数；其中，ζ为单位圆环上的点，z为隧道衬砌截面上的点，cn为初始映射函数的系数，n为项数；
根据所述单位圆环上的点、所述隧道衬砌截面上的点、所述初始对应关系、所述项数n和所述系数确定所述初始映射函数。
此外，在一个具体事例中，所述初始映射洞形确定模块504还用于：
根据所述初始映射函数确定所述单位圆环上的点对应的初始映射洞形；
计算所述初始映射洞形上相邻两点的距离与周长的比值rl；
根据rl计算与所述初始映射洞形上相邻两点对应的所述隧道衬砌截面上的相邻两点的距离和坐标；
根据计算的所述隧道衬砌截面上的相邻两点的距离和坐标调整所述隧道衬砌截面上的点。
此外，在一个具体事例中，所述收敛精度获得模块506还用于：
确定所述第一映射洞形与所述隧道衬砌截面之间的距离绝对值的平均值；
获取所述隧道衬砌截面的周长；
根据所述平均值和所述周长获得所述收敛精度。
采用上述方案后，对于带衬砌的任意形状的隧道，能准确的构建出来，构建出来之后，就能进行隧道衬砌在围岩压力和地震波等荷载作用下的力学响应分析，能为带衬砌的任意形状的隧道研究提供理论依据，为带衬砌的任意形状的隧道的施工和运营安全提供了很大的便利。
应理解，上述实施例中各步骤的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本发明实施例的实施过程构成任何限定。
实施例四
图6是本发明实施例提供的隧道衬砌力学响应的分析终端设备的示意图，该实施例的隧道衬砌力学响应的分析终端设备6包括：处理器60、存储器61以及存储在所述存储器61中并可在所述处理器60上运行的计算机程序62，例如隧道衬砌力学响应的分析程序。所述处理器60执行所述计算机程序62时实现上述各个隧道衬砌力学响应的分析方法实施例中的步骤，例如图1所示的步骤101至107。或者，所述处理器60执行所述计算机程序62时实现上述各装置实施例中各模块/单元的功能，例如图4所示模块401至407的功能。
示例性的，所述计算机程序62可以被分割成一个或多个模块/单元，所述一个或者多个模块/单元被存储在所述存储器61中，并由所述处理器60执行，以完成本发明。所述一个或多个模块/单元可以是能够完成特定功能的一系列计算机程序指令段，该指令段用于描述所述计算机程序62在所述隧道衬砌力学响应的分析终端设备6中的执行过程。例如，所述计算机程序62可以被分割成同步模块、汇总模块、获取模块、返回模块(虚拟装置中的模块)，各模块具体功能如下：
根据待分析隧道衬砌的隧道衬砌截面确定初始映射函数的项数。
获取预设的单位圆环上的点和所述隧道衬砌截面上的点，并根据所述单位圆环上的点和所述隧道衬砌截面上的点建立初始对应关系。
根据所述单位圆环上的点、所述隧道衬砌截面上的点、所述初始对应关系和所述项数，确定初始映射函数。
根据所述初始映射函数确定所述单位圆环上的点对应的初始映射洞形，并根据所述初始映射洞形调整所述隧道衬砌截面上的点。
将所述单位圆环上的点与调整后的所述隧道衬砌截面上的点对应，根据对应后的关系、所述单位圆环上的点、调整后的所述隧道衬砌截面上的点和所述初始构建函数，确定第一次迭代的映射函数。
根据所述第一次迭代的映射函数确定所述单位圆环上的点对应的第一映射洞形，根据所述第一映射洞形与所述隧道衬砌截面获得收敛精度。
若判定所述收敛精度在预设的精度阈值范围内，则根据所述第一次迭代的映射函数分析所述待分析隧道衬砌的力学响应。
若判定所述收敛精度不在预设的精度阈值范围内，则将所述第一映射洞形作为新的初始映射洞形，执行所述根据所述初始映射洞形调整所述隧道衬砌截面上的点的步骤。
根据所述待分析隧道衬砌的隧道衬砌截面形状复杂度确定初始映射函数的项数n。
根据所述单位圆环上的点、所述隧道衬砌截面上的点、所述初始对应关系、所述项数n，以及表达式z＝ω(ζ)＝c0+c1ζ+c2ζ-1+c3ζ-2+…+cnζ-n+1，确定所述初始映射函数的系数；其中，ζ为单位圆环上的点，z为隧道衬砌截面上的点，cn为初始映射函数的系数，n为项数。
根据所述单位圆环上的点、所述隧道衬砌截面上的点、所述初始对应关系、所述项数n和所述系数确定所述初始映射函数。
根据所述初始映射函数确定所述单位圆环上的点对应的初始映射洞形。
计算所述初始映射洞形上相邻两点的距离与周长的比值rl。
根据rl计算与所述初始映射洞形上相邻两点对应的所述隧道衬砌截面上的相邻两点的距离和坐标。
根据计算的所述隧道衬砌截面上的相邻两点的距离和坐标调整所述隧道衬砌截面上的点。
确定所述第一映射洞形与所述隧道衬砌截面之间的距离绝对值的平均值。
获取所述隧道衬砌截面的周长。
根据所述平均值和所述周长获得所述收敛精度。
隧道衬砌力学响应的分析终端设备6可以是桌上型计算机、笔记本、掌上电脑及云端服务器等计算设备。所述隧道截面的构建终端设备可包括，但不仅限于，处理器60、存储器61。本领域技术人员可以理解，图6仅仅是隧道衬砌力学响应的分析终端设备6的示例，并不构成对隧道衬砌力学响应的分析终端设备6的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件，例如所述隧道截面的构建终端设备还可以包括输入输出设备、网络接入设备、总线等。
所称处理器60可以是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现成可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。
所述存储器61可以是所述隧道衬砌力学响应的分析终端设备6的内部存储单元，例如隧道衬砌力学响应的分析终端设备6的硬盘或内存。所述存储器61也可以是所述隧道衬砌力学响应的分析终端设备6的外部存储设备，例如所述隧道衬砌力学响应的分析终端设备6上配备的插接式硬盘，智能存储卡(Smart Media Card,SMC)，安全数字(SecureDigital,SD)卡，闪存卡(Flash Card)等。进一步地，所述存储器61还可以既包括所述隧道衬砌力学响应的分析终端设备6的内部存储单元也包括外部存储设备。所述存储器61用于存储所述计算机程序以及所述隧道截面的构建终端设备所需的其他程序和数据。所述存储器61还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各功能单元、模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能单元、模块完成，即将所述装置的内部结构划分成不同的功能单元或模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。实施例中的各功能单元、模块可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中，上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。另外，各功能单元、模块的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本申请的保护范围。上述系统中单元、模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。
本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
在本发明所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的装置/终端设备和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置/终端设备实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块或单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通讯连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通讯连接，可以是电性，机械或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
所述集成的模块/单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明实现上述实施例方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，所述计算机程序包括计算机程序代码，所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读介质可以包括：能够携带所述计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。需要说明的是，所述计算机可读介质包含的内容可以根据司法管辖区内立法和专利实践的要求进行适当的增减，例如在某些司法管辖区，根据立法和专利实践，计算机可读介质不包括是电载波信号和电信信号。
以上所述实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种隧道衬砌力学响应的分析方法，其特征在于，包括以下步骤：
根据待分析隧道衬砌的隧道衬砌截面确定初始映射函数的项数；
获取预设的单位圆环上的点和所述隧道衬砌截面上的点，并根据所述单位圆环上的点和所述隧道衬砌截面上的点建立初始对应关系；
根据所述单位圆环上的点、所述隧道衬砌截面上的点、所述初始对应关系和所述项数，确定初始映射函数；包括：根据所述待分析隧道衬砌的隧道衬砌截面形状复杂度确定初始映射函数的项数n；
根据所述单位圆环上的点、所述隧道衬砌截面上的点、所述初始对应关系、所述项数n，以及表达式z＝ω(ζ)＝c0+c1ζ+c2ζ-1+c3ζ-2+…+cnζ-n+1，确定所述初始映射函数的系数；其中，ζ为单位圆环上的点，z为隧道衬砌截面上的点，cn为初始映射函数的系数，n为项数；
根据所述单位圆环上的点、所述隧道衬砌截面上的点、所述初始对应关系、所述项数n和所述系数确定所述初始映射函数；
根据所述初始映射函数确定所述单位圆环上的点对应的初始映射洞形，并根据所述初始映射洞形调整所述隧道衬砌截面上的点；
将所述单位圆环上的点与调整后的所述隧道衬砌截面上的点对应，根据对应后的关系、所述单位圆环上的点、调整后的所述隧道衬砌截面上的点和所述初始构建函数，确定第一次迭代的映射函数；
根据所述第一次迭代的映射函数确定所述单位圆环上的点对应的第一映射洞形，根据所述第一映射洞形与所述隧道衬砌截面获得收敛精度；
若判定所述收敛精度在预设的精度阈值范围内，则根据所述第一次迭代的映射函数分析所述待分析隧道衬砌的力学响应。
2.如权利要求1所述的隧道衬砌力学响应的分析方法，其特征在于，还包括：
若判定所述收敛精度不在预设的精度阈值范围内，则将所述第一映射洞形作为新的初始映射洞形，执行所述根据所述初始映射洞形调整所述隧道衬砌截面上的点的步骤。
3.如权利要求1所述的隧道衬砌力学响应的分析方法，其特征在于，所述根据所述初始映射函数确定所述单位圆环上的点对应的初始映射洞形，并根据所述初始映射洞形调整所述隧道衬砌截面上的点包括：
根据所述初始映射函数确定所述单位圆环上的点对应的初始映射洞形；
计算所述初始映射洞形上相邻两点的距离与周长的比值rl；
根据rl计算与所述初始映射洞形上相邻两点对应的所述隧道衬砌截面上的相邻两点的距离和坐标；
根据计算的所述隧道衬砌截面上的相邻两点的距离和坐标调整所述隧道衬砌截面上的点。
4.如权利要求1所述的隧道衬砌力学响应的分析方法，其特征在于，所述根据所述第一映射洞形与所述隧道衬砌截面获得收敛精度包括：
确定所述第一映射洞形与所述隧道衬砌截面之间的距离绝对值的平均值；
获取所述隧道衬砌截面的周长；
根据所述平均值和所述周长获得所述收敛精度。
5.一种隧道衬砌力学响应的分析装置，其特征在于，包括：
项数确定模块，用于根据待分析隧道衬砌的隧道衬砌截面确定初始映射函数的项数；
初始对应关系建立模块，用于获取预设的单位圆环上的点和所述隧道衬砌截面上的点，并根据所述单位圆环上的点和所述隧道衬砌截面上的点建立初始对应关系；
初始映射函数确定模块，用于根据所述单位圆环上的点、所述隧道衬砌截面上的点、所述初始对应关系和所述项数，确定初始映射函数；所述初始映射函数确定模块还用于：
根据所述待分析隧道衬砌的隧道衬砌截面形状复杂度确定初始映射函数的项数n；
根据所述单位圆环上的点、所述隧道衬砌截面上的点、所述初始对应关系、所述项数n，以及表达式z＝ω(ζ)＝c0+c1ζ+c2ζ-1+c3ζ-2+…+cnζ-n+1，确定所述初始映射函数的系数；其中，ζ为单位圆环上的点，z为隧道衬砌截面上的点，cn为初始映射函数的系数，n为项数；
根据所述单位圆环上的点、所述隧道衬砌截面上的点、所述初始对应关系、所述项数n和所述系数确定所述初始映射函数；
初始映射洞形确定模块，用于根据所述初始映射函数确定所述单位圆环上的点对应的初始映射洞形，并根据所述初始映射洞形调整所述隧道衬砌截面上的点；
第一次迭代的映射函数确定模块，用于将所述单位圆环上的点与调整后的所述隧道衬砌截面上的点对应，根据对应后的关系、所述单位圆环上的点、调整后的所述隧道衬砌截面上的点和所述初始构建函数，确定第一次迭代的映射函数；
收敛精度获得模块，用于根据所述第一次迭代的映射函数确定所述单位圆环上的点对应的第一映射洞形，根据所述第一映射洞形与所述隧道衬砌截面获得收敛精度；
力学响应分析模块，用于若判定所述收敛精度在预设的精度阈值范围内，则根据所述第一次迭代的映射函数分析所述待分析隧道衬砌的力学响应。
6.如权利要求5所述的隧道衬砌力学响应的分析装置，其特征在于，还包括：
新初始映射洞形形成模块，用于若判定所述收敛精度不在预设的精度阈值范围内，则将所述第一映射洞形作为新的初始映射洞形，执行所述根据所述初始映射洞形调整所述隧道衬砌截面上的点的步骤。
7.一种隧道衬砌力学响应的分析终端设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至4任一项所述方法的步骤。
8.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至4任一项所述方法的步骤。
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