1.一种隧道初期支护时机动态确定方法,其特征在于,包括以下步骤:S1、获取隧道信息,并构建待求解围岩-支护结构变形方程;所述围岩-支护结构变形方程的表达式如下:其中, 表示虚拟支撑力和支护结构反力作用下的围岩变形, 表示圆形断面隧道半径, 表示围岩剪切模量, 表示支护结构反力, 表示动态调整的掌子面虚拟支撑力, 表示原岩应力, 表示围岩黏聚力, 表示围岩内摩擦角, 和 表示与岩石内摩擦角和黏聚力有关的试验常数;所述支护结构反力的方程表达式如下:其中, 表示支护结构刚度, 表示研究断面开始施作支护前仅有虚拟支撑力作用下的变形, 表示虚拟支撑力和支护结构反力作用下的围岩变形;所述动态调整的掌子面虚拟支撑力的表达式如下:其中, 表示研究断面距掌子面的距离, 表示依据现场统计的位移完成系数, 表示隧道原断面跨度之半, 表示依据现场统计数据拟合得到的常数;S2、根据所述待求解围岩-支护结构变形方程,基于实际隧道工程的变形控制基准、施工条件动态选取合适的隧道初期支护时机,完成隧道初期支护时机的动态确定;所述步骤S2包括以下步骤:S201、根据所述待求解围岩-支护结构变形方程,计算得到支护时机所有计算工况的数值解;S201、根据所述支护时机所有计算工况的数值解,基于实际隧道工程的变形控制基准、施工条件动态选取合适的隧道初期支护时机,完成隧道初期支护时机的动态确定。
2.根据权利要求1所述的隧道初期支护时机动态确定方法,其特征在于,所述步骤S1包括以下步骤:S101、根据获取的隧道信息,将不同隧道断面形式等效为圆形断面隧道:其中, 表示圆形断面隧道半径, 表示隧道原断面高度, 表示隧道原断面跨度之半;S102、以研究断面施作初期支护时距掌子面距离表征支护时间,确定支护时机的计算工况;S103、根据所述圆形断面隧道,建立含待定参数的考虑隧道纵向空间效应及支护结构反力的围岩-支护结构变形方程;S104、引入根据隧道工程实际形变特征动态调整的掌子面虚拟支撑力;S105、根据隧道初期支护位移和支护刚度,构建支护结构反力方程;S106、将掌子面虚拟支撑力以及支护结构反力方程代入围岩-支护结构变形方程,构建待求解围岩-支护结构变形方程。
3.一种执行权利要求1-2任一所述的隧道初期支护时机动态确定方法的隧道初期支护时机动态确定系统,其特征在于,包括数据获取模块、等效转换模块、支护时间计算工况模块、围岩-支护结构变形方程构建模块、支护时机所有计算工况数值求解模块以及隧道初期支护时机选择模块;所述数据获取模块,用于获取隧道信息,其隧道信息包括原岩应力、围岩物理力学参数、支护结构力学参数和/或隧道几何尺寸;所述等效转换模块,用于将不同隧道断面形式等效为圆形断面隧道;所述支护时间计算工况模块,用于以研究断面施作初期支护时距掌子面距离表征支护时间,确定支护时机的计算工况;所述围岩-支护结构变形方程构建模块,用于根据所述圆形断面隧道,引入根据隧道工程实际形变特征动态调整的掌子面虚拟支撑力,构建待求解围岩-支护结构变形方程;所述支护时机所有计算工况数值求解模块,用于根据所述待求解围岩-支护结构变形方程,计算得到支护时机所有计算工况的数值解;所述隧道初期支护时机选择模块,用于根据所述支护时机所有计算工况的数值解,并基于实际隧道工程的变形控制基准、施工条件动态选取合适的隧道初期支护时机;所述围岩-支护结构变形方程的表达式如下:其中, 表示虚拟支撑力和支护结构反力作用下的围岩变形, 表示圆形断面隧道半径, 表示围岩剪切模量, 表示支护结构反力, 表示动态调整的掌子面虚拟支撑力, 表示原岩应力, 表示围岩黏聚力, 表示围岩内摩擦角, 和 表示与岩石内摩擦角和黏聚力有关的试验常数;所述支护结构反力的方程表达式如下:其中, 表示支护结构刚度, 表示研究断面开始施作支护前仅有虚拟支撑力作用下的变形, 表示虚拟支撑力和支护结构反力作用下的围岩变形;所述动态调整的掌子面虚拟支撑力的表达式如下:其中, 表示研究断面距掌子面的距离, 表示依据现场统计的位移完成系数, 表示隧道原断面跨度之半, 表示依据现场统计数据拟合得到的常数。
4.一种计算机设备,包括存储器、处理器及存储在存储器上并在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权利要求1-2中任一所述方法。
5.一种计算机可读存储介质,其特征在于,所述计算机可读存储介质存储有执行权利要求1-2任一所述方法的计算机程序。