1.一种基于围岩应力释放的隧道大变形判定方法,其特征在于,包括以下步骤:获取隧道地质资料和隧道支护结构,以隧道地质资料和隧道支护结构为基础建立围岩支护数值模型;在所述围岩支护数值模型中,以围岩自承100%的应力释放进行围岩稳定性计算;若围岩稳定性合格,结束计算;若围岩稳定性不合格,则减小围岩承担的应力释放率重复进行围岩稳定性计算,直至围岩稳定性计算合格,获取围岩可承担的最大应力释放率;若所述围岩无法承担100%的应力释放,以所述围岩可承担的最大应力释放率为基础,采用“围岩+初支”承担100%的应力释放进行围岩稳定性计算;若围岩稳定性和初支结构安全性合格,结束计算;若围岩稳定性或初支结构安全性不合格,则减小所述初支承担的应力释放率,直至围岩稳定性和初支结构安全合格,获取“围岩+初支”可承担的最大应力释放率;若所述“围岩+初支”无法承担100%的应力释放,以所述“围岩+初支”可承担的最大应力释放率为基础,采用“围岩+初支+二衬”承担100%的应力释放进行计算;若围岩稳定性、初支结构安全性和二衬结构安全性均合格,结束计算;若围岩稳定性或初支结构安全性或二衬结构安全性不合格,则认为支护结构将发生破坏、围岩出现大变形;减小所述二衬承担的应力释放率,直至围岩稳定性、初支结构安全性和二衬结构安全性符合要求,获取“围岩+初支+二衬”可承担的最大应力释放率。
2.根据权利要求1所述的一种基于围岩应力释放的隧道大变形判定方法,其特征在于,所述数值模型为二维平面应变模型,所述围岩、初支、二衬均采用实体单元。
3.根据权利要求1所述的一种基于围岩应力释放的隧道大变形判定方法,其特征在于,所述初支承担的应力释放率单次调节幅度为1%~5%;所述二衬承担的应力释放率单次调节幅度为1%~5%。
4.根据权利要求1所述的一种基于围岩应力释放的隧道大变形判定方法,其特征在于,将所述初支中的锚杆支护等效为对围岩参数的提高,将锚杆支护范围内围岩的弹性模量E、黏聚力c和内摩擦角度 均提升10%;初支中的喷射混凝土和钢拱架的模拟采用等效抗弯刚度的实体单元,则:其中,E e 为等效弹性模量,E c 、E s 分别为喷射混凝土和钢拱架的弹性模量,I c 、I s 、I分别为喷射混凝土惯性矩、钢拱架惯性矩、总惯性矩。
5.根据权利要求4所述的一种基于围岩应力释放的隧道大变形判定方法,其特征在于,喷射混凝土和钢拱架的等效刚度实体单元采用弹塑性本构模型,二衬单元采用弹性本构模型。
6.根据权利要求1所述的一种基于围岩应力释放的隧道大变形判定方法,其特征在于,以所述计算结果判定所述围岩稳定性,当所述计算结果中围岩塑性区贯通或当围岩塑性区深度达到洞跨的0.75倍以上时判定不稳定,其余结果均判定稳定。
7.根据权利要求1所述的一种基于围岩应力释放的隧道大变形判定方法,其特征在于,所述初支安全性判定准则为:当应力云图中应力的主要分布范围小于混凝土材料的标准值,判定为安全;二衬安全性判定准则为:当应力云图中的应力最大值小于混凝土材料的设计值,判定为安全。