1.一种隧道成层土体启裂压力计算方法,其特征在于,包括以下步骤:S1、获取隧道埋深、隧道半径、围岩不排水抗剪强度、围岩的弹性模量、泊松比、土的粘聚力和内摩擦角;S2、根据基于弹性力学模型和塑性力学模型组合建立的厚壁圆筒力学解析模型,计算分析后,同心双层黏性土劈裂破坏压力求解简化为轴对称问题,采用极坐标表示各分量;S3、联立平衡方程、变形协调方程和本构关系得出以径向应力表示的积分方程,表示出其通解,带入平衡方程获得切向应力,带入边界条件确定应力解;S4、重复S3步骤,得到外层土体弹性应力解,内层土体弹性区应力解;S5、根据内外层土体的变形协调得到土体交界面处的应力;S6、将S5步骤中所得应力数值作为应力解重复带入到S3步骤,得到内层土体塑性区应力分量表达式,此时注浆孔半径的径向应力即为启裂压力;其中,所述S4步骤中外层土体弹性应力解的计算公式表示为:其中, 表示为径向应力, 表示为切向应力, 表示为外层土体半径, 表示为外层土体半径, 表示为内层土体半径,且 , 表示为两层土体交界面处压力, 表示为围压;所述S4步骤中内层土体弹性区应力解分为内层粘性土弹性区应力解和内层砂土弹性区应力解,其中 表示为径向应力, 表示为切向应力, 表示为内层土体半径, 表示为塑性半径, 表示为内层土体半径,且 ,内层土体弹性区应力解表示为:内层粘性土弹性区应力解的计算公式:其中, 表示为两层土体交界面处压力, 表示为2倍不排水抗剪强度;内层砂土弹性区应力解的计算公式:其中, 表示为两层土体交界面处压力, 表示为土体内摩擦角, 表示为土体粘聚力;所述S5步骤中变形协调得到土体交界面处的应力的具体操作方法包括:S51.获取内外层土体的变形协调条件,其公式表示为:其中, 表示为外层土体弹性模量, 表示为内层土体弹性模量, 表示为内层土体泊松比, 表示为外层土体泊松比, 表示为径向应力, 表示为切向应力, 表示为内层土体径向应变, 表示为外层土体径向应变;S52.土体交界面处包括黏土体交界面和砂土交界面,计算黏土体交界面和砂土交界面的应力:(1)黏土体交界面的应力 由计算公式表示为:其中, 表示为外层土体半径, 表示为围压, 表示为外层土体泊松比, 表示为外层土体弹性模量, 表示为内层土体半径, 表示为2倍不排水抗剪强度, 表示为塑性半径, 表示为内层土体弹性模量, 表示为内层土体泊松比;(2)砂土交界面的应力 由计算公式表示为:其中, 表示为内层土体泊松比, 表示为塑性半径, 表示为内层土体弹性模量, 表示为土体内摩擦角, 表示为内层土体半径, 表示为塑性半径, 表示为外层土体泊松比, 表示为外层土体弹性模量, 表示为围压, 表示为外层土体半径。
2.如权利要求1所述的隧道成层土体启裂压力计算方法,其特征在于,所述S6步骤中内层土体塑性区应力分别内层黏土塑性区应力和内层砂土塑性区应力,其中 表示为径向应力, 表示为切向应力, 表示为土体粘聚力, 表示为内层土体半径, 表示为塑性半径, 表示为内层土体半径,且 ,内层土体塑性区应力解表示为:内层黏土塑性区应力的计算公式表示为:其中, 表示为两层土体交界面处压力, 表示为2倍不排水抗剪强度;内层砂土塑性区应力的计算公式表示为:其中, 表示为两层土体交界面处压力, 表示为土体内摩擦角, 表示为土体粘聚力。
3.如权利要求2所述的隧道成层土体启裂压力计算方法,其特征在于,所述S6步骤中启裂压力根据内层土体类别和整体土体形状分别表示为:L1.同心双层圆柱粘土体的启裂压力计算公式表示为:其中, 表示为两层土体交界面处压力, 表示为2倍不排水抗剪强度, 表示为塑性半径, 表示为注浆孔半径, 表示为内层土体半径;L2.均质圆柱粘土体的启裂压力计算公式表示为:其中, 表示为围压, 表示为2倍不排水抗剪强度, 表示为塑性半径, 表示为注浆孔半径, 表示为外层土体半径;L3.同心双层圆柱砂土体的启裂压力计算公式表示为:其中, 表示为两层土体交界面处压力, 表示为土体粘聚力, 表示为土体内摩擦角, 表示为塑性半径, 表示为注浆孔半径, 表示为内层土体半径;L4.均质圆柱砂土体的启裂压力计算公式表示为:其中, 表示为围压, 表示为土体粘聚力, 表示为土体内摩擦角, 表示为塑性半径, 表示为注浆孔半径, 表示为外层土体半径。
4.一种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,使得所述处理器执行如权利要求1至3中任一项所述方法的步骤。
5.一种计算机设备,包括存储器和处理器,所述存储器存储有计算机程序,所述计算机程序被所述处理器执行时,使得所述处理器执行如权利要求1至3中任一项所述方法的步骤。