1.一种大跨扁平型洞室最优稳定断面确定方法,其特征在于,包括以下步骤:S1,以洞室跨度 L、拱顶矢高 S和侧墙高度 H为几何控制参数,建立参数化的洞室断面地质力学模型;S2,基于围岩的力学特性,定义基于围岩力学参数的稳定性临界判据,用于量化判定所述洞室稳定性;所述稳定性临界判据具体包括:极限应变计算:基于岩体单轴抗压强度σ cm 和岩体弹性模量E m ,通过公式ε cr =σ cm /E m 计算极限应变ε cr ;环向应变推导:根据拱顶沉降量ΔS,通过几何变形关系计算洞周环向应变ε,具体公式组为:沉降前拱弧半径: ;沉降后拱弧半径: ;沉降前拱弧长度: ;沉降后拱弧长度: ;环向应变: ;将计算得到的ε与极限应变ε cr 进行比较,判定洞室是否处于临界稳定状态;S3,通过粒子群优化算法,在预设几何约束条件下,以所述稳定性临界判据为边界条件,对参数组 (L,S,H)进行多目标迭代寻优计算;所述迭代寻优计算具体包括:设定种群规模N、最大迭代次数G、惯性权重ω、学习因子 和 ,生成均匀分布随机数r 1 ,r 2 ;随机生成 N个粒子的初始位置 和速度 ,每个粒子的位置代表一组参数(L, S,H),其初始化值满足预先定义的几何约束条件;对每个粒子调用自动化数值模拟流程,获取其对应的洞周环向应变ε;基于粒子适应度评估规则,更新个体最优位置 和全局最优位置 ;基于个体最优位置 和全局最优位置 ,根据以下公式更新粒子速度与位置: ; ;其中, 表示第 i个粒子在第 k步之前的迭代中,其适应度最优的位置记录, 表示整个粒子群在第 k步之前的迭代中,适应度最优的粒子位置, 为第 k次迭代步中第 i个粒子的位置, 为第 k次迭代步中第 i个粒子的运动速度矢量;当达到最大迭代次数G或满足收敛条件,则停止迭代;其中,所述粒子适应度评估规则,按以下优先级规则执行:优先选择能使洞室处于临界稳定状态的参数组,即满足 ;对不满足临界状态的粒子中,优先选取 值更小的粒子;对满足临界稳定状态的粒子,按以下优先级进一步排序:跨度 L最大者最优;当 L相同时,矢高 S最小者最优;当 L与 S均相同时,侧墙高度 H最小者最优;基于粒子适应度评估规则,获取并更新粒子群算法中的个体最优位置和全局最优位置;S4,输出满足临界稳定状态且几何尺寸最优的目标参数组 (L f ,S f ,H f ),作为所述大跨扁平型洞室的最优稳定断面解。
2.根据权利要求1所述的大跨扁平型洞室最优稳定断面确定方法,其特征在于,步骤S1包括:以洞室跨度中点垂线为纵轴、侧墙顶端水平线为横轴,建立直角坐标系;所述洞室的拱部由一圆弧构成,该圆弧的圆心点D位于所述直角坐标系中,其半径R由跨度L和矢高S通过公式 唯一确定;基于输入的参数组 (L,S,H),通过有限元法或离散元法数值分析软件生成对应的地质力学模型。
3.根据权利要求1所述的大跨扁平型洞室最优稳定断面确定方法,其特征在于,所述拱顶沉降量ΔS通过自动化数值模拟流程获取,具体包括:调用数值分析软件,根据输入的参数组(L, S, H)自动生成地质力学模型并执行力学计算;从计算结果中提取拱顶沉降量ΔS作为核心输出变量;将ΔS代入几何解析公式组,依次计算: ; ;实时比对待测洞室环向应变ε与极限应变 ,若满足 则标记为临界稳定状态,并将对应参数组 (L,S,H)及其对应的稳定性状态存储为粒子群算法的适应度评估依据。
4.根据权利要求1所述的大跨扁平型洞室最优稳定断面确定方法,其特征在于,所述几何约束条件包括:洞室跨度L的范围:15m ≤ L ≤ 50m;矢跨比S/L的范围:0.1 ≤ S/L ≤ 0.3;高跨比H/L的范围:0.1 ≤ H/L ≤ 0.5。
5.根据权利要求1所述的大跨扁平型洞室最优稳定断面确定方法,其特征在于,N∈[20,50],ω∈[0.4,0.9], ,r1,r2为 [0,1]范围内的均匀分布随机数。
6.一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中存储有计算机程序,所述计算机程序被计算机执行时,使得计算机执行如权利要求1-5任一所述的大跨扁平型洞室最优稳定断面确定方法中的步骤。
7.一种计算机程序产品,其特征在于,包括计算机可读代码,或者承载有计算机可读代码的非易失性计算机可读存储介质,当所述计算机可读代码在电子设备的处理器中运行时,电子设备中的处理器执行如权利要求1-5任一所述的大跨扁平型洞室最优稳定断面确定方法。