【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及隧道工程，尤其涉及一种寒区隧道支护结构寿命预测方法、系统、设备及介质。
技术介绍
1、在隧道的混凝土结构的寿命预测过程中，基于不同的寿命评价准则，混凝土的整个寿命时长会被划分为不同的寿命阶段。例如，在基于耐久性的寿命准则中，混凝土的寿命时长会被划分为混凝土的碳化寿命、保护层开裂寿命、裂缝限值寿命，而在基于安全性的寿命准则中，混凝土的寿命时长则被划分为碳化寿命和安全系数限值寿命。
2、对于寿命准则来说，虽然寿命阶段各不相同，但是大多数不同的寿命评价准则中最开始的寿命阶段均为碳化寿命。碳化寿命是指混凝土从开始碳化到碳化至保护层所用的时间，此时混凝土中钢筋开始发生明显锈蚀，因此碳化寿命也称脱钝时间。其中，碳化是混凝土结构中碳酸盐与大气中二氧化碳反应形成碳酸盐的过程，会导致混凝土内部钢筋腐蚀进一步加剧。
3、一般来说，计算出碳化寿命，便可以计算出混凝土的其他寿命阶段时长。然而，对于寒区隧道的支护结构来说，除了常规的老化形式外，其中混凝土结构在整个寿命周期还会受到冻害的影响，例如冻胀力和冻融循环，这样就使得现有的寿命预测方法在基于碳化寿命计算其他寿命阶段的时长时会产生误差，进而无法准确地预测寒区隧道支护结构的寿命。
技术实现思路
1、有鉴于此，有必要提供一种寒区隧道支护结构寿命预测方法、系统、设备及介质，用以解决现有技术中因寒区冻害的影响，导致现有的寿命预测方法在基于碳化寿命计算其他寿命阶段的时长时会产生误差，进而无法准确地预测寒区隧道支护结构的寿命的问
2、为达到上述技术目的，本专利技术采取了以下技术方案：
3、第一方面，本专利技术提供了一种寒区隧道支护结构寿命预测方法，包括：
4、基于预设寿命评价准则，通过温度场模拟冻膨胀压力对目标隧道进行有限元分析，得到所述目标隧道的预测碳化寿命和预测失效寿命；
5、根据所述预测碳化寿命和所述预测失效寿命，得到用于表征所述目标隧道的碳化寿命和失效寿命之间时长关系的关联模型；
6、根据预设经验公式，得到所述目标隧道的目标碳化寿命，并基于所述关联模型对所述目标碳化寿命进行运算，得到所述目标隧道的目标失效寿命；
7、根据所述目标碳化寿命和所述目标失效寿命之和，得到所述目标隧道的目标完整寿命。
8、进一步的，所述基于预设寿命评价准则，通过温度场模拟冻膨胀压力对目标隧道进行有限元分析，得到所述目标隧道的预测碳化寿命和预测失效寿命，包括：
9、基于多种预设寿命评价准则，分别通过温度场模拟冻膨胀压力对目标隧道进行多次有限元分析，得到所述目标隧道的多种预测碳化寿命和多种预测碳化寿命对应的预测失效寿命。
10、进一步的，所述根据所述预测碳化寿命和所述预测失效寿命，得到用于表征所述目标隧道的碳化寿命和失效寿命之间时长关系的关联模型，包括：
11、对多种预测碳化寿命和多种预测失效寿命进行回归分析，得到第一关联模型；
12、根据每种预测碳化寿命和对应的预测失效寿命的比值，得到第二关联模型；
13、结合所述第一关联模型和所述第二关联模型，得到所述关联模型。
14、进一步的，所述关联模型包括：
15、ts(tc)＝min(ts1(tc)，ts2(tc))
16、其中，tc为碳化寿命，ts(tc)为碳化寿命tc对应的失效寿命ts，ts1(tc)为通过所述第一关联模型得到的碳化寿命tc对应的失效寿命ts1，ts2(tc)为通过所述第二关联模型得到的碳化寿命tc对应的失效寿命ts2。
17、进一步的，所述第一关联模型包括：
18、
19、其中，αi为所述第一关联模型中碳化寿命的i次幂项中的系数，n为所述第一关联模型中的最高次幂，β为调整常数。
20、进一步的，所述第二关联模型包括：
21、ts2(tc)＝k×tc
22、其中，k为比例系数，根据每种预测碳化寿命和对应的预测失效寿命的比值得到。
23、进一步的，所述根据所述目标碳化寿命和所述目标失效寿命之和，得到所述目标隧道的目标完整寿命，包括：
24、计算多种预测碳化寿命的均值以及多种预测失效寿命的均值之和，得到预测完整寿命；
25、比较所述目标碳化寿命和所述目标失效寿命之和与预测完整寿命之间的大小关系，取较小者作为所述目标完整寿命。
26、第二方面，本专利技术还提供了一种寒区隧道支护结构寿命预测系统，包括：
27、有限元预测单元，用于基于预设寿命评价准则，通过温度场模拟冻膨胀压力对目标隧道进行有限元分析，得到所述目标隧道的预测碳化寿命和预测失效寿命；
28、关联分析单元，用于根据所述预测碳化寿命和所述预测失效寿命，得到用于表征所述目标隧道的碳化寿命和失效寿命之间时长关系的关联模型；
29、第一寿命计算单元，用于根据预设经验公式，得到所述目标隧道的目标碳化寿命，并基于所述关联模型对所述目标碳化寿命进行运算，得到所述目标隧道的目标失效寿命；
30、第二寿命计算单元，用于根据所述目标碳化寿命和所述目标失效寿命之和，得到所述目标隧道的目标完整寿命。
31、第三方面，本专利技术还提供了一种电子设备，包括存储器和处理器，其中，
32、存储器，用于存储程序；
33、处理器，与存储器耦合，用于执行存储器中存储的程序，以实现上述任一种实现方式中的寒区隧道支护结构寿命预测方法中的步骤。
34、第四方面，本专利技术还提供了一种计算机可读存储介质，用于存储计算机可读取的程序或指令，程序或指令被处理器执行时，能够实现上述任一种实现方式中的寒区隧道支护结构寿命预测方法中的步骤。
35、本专利技术提供一种寒区隧道支护结构寿命预测方法，其先基于预设寿命评价准则，通过温度场模拟冻膨胀压力对目标隧道进行有限元分析，得到所述目标隧道的预测碳化寿命和预测失效寿命，其中，碳化寿命和失效寿命之和构成隧道的完整寿命，然后根据所述预测碳化寿命和所述预测失效寿命，得到用于表征所述目标隧道的碳化寿命和失效寿命之间时长关系的关联模型，之后根据预设经验公式，得到所述目标隧道的目标碳化寿命，并基于所述关联模型对所述目标碳化寿命进行运算，得到所述目标隧道的目标失效寿命，最后根据所述目标碳化寿命和所述目标失效寿命之和，得到所述目标隧道的目标完整寿命。相比于现有技术，本专利技术以有限元分析作为先验条件，得到能够表征碳化寿命和失效寿命关系的关联模型，因有限元分析时结合了冻膨胀压力进行模拟，使得关联模型包含了冻害这一条件，能够真实地反应寒区条件下的情况。那么，此时根据关联模型，基于通过预设经验公式得到的碳化寿命而计算出的失效寿命，便能够最大程度地消除误差，进而准确地预测寒区隧道支护结构的寿命。
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1.一种寒区隧道支护结构寿命预测方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的寒区隧道支护结构寿命预测方法，其特征在于，所述基于预设寿命评价准则，通过温度场模拟冻膨胀压力对目标隧道进行有限元分析，得到所述目标隧道的预测碳化寿命和预测失效寿命，包括：
3.根据权利要求2所述的寒区隧道支护结构寿命预测方法，其特征在于，所述根据所述预测碳化寿命和所述预测失效寿命，得到用于表征所述目标隧道的碳化寿命和失效寿命之间时长关系的关联模型，包括：
4.根据权利要求3所述的寒区隧道支护结构寿命预测方法，其特征在于，所述关联模型包括：
5.根据权利要求4所述的寒区隧道支护结构寿命预测方法，其特征在于，所述第一关联模型包括：
6.根据权利要求5所述的寒区隧道支护结构寿命预测方法，其特征在于，所述第二关联模型包括：
7.根据权利要求2所述的寒区隧道支护结构寿命预测方法，其特征在于，所述根据所述目标碳化寿命和所述目标失效寿命之和，得到所述目标隧道的目标完整寿命，包括：
8.一种寒区隧道支护结构寿命预测系统，其特征在于，
9.一种电子设备，其特征在于，包括存储器和处理器，其中，
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，用于存储计算机可读取的程序或指令，所述程序或指令被处理器执行时，能够实现上述权利要求1至7中任一项所述寒区隧道支护结构寿命预测方法中的步骤。
...【技术特征摘要】
1.一种寒区隧道支护结构寿命预测方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的寒区隧道支护结构寿命预测方法，其特征在于，所述基于预设寿命评价准则，通过温度场模拟冻膨胀压力对目标隧道进行有限元分析，得到所述目标隧道的预测碳化寿命和预测失效寿命，包括：
3.根据权利要求2所述的寒区隧道支护结构寿命预测方法，其特征在于，所述根据所述预测碳化寿命和所述预测失效寿命，得到用于表征所述目标隧道的碳化寿命和失效寿命之间时长关系的关联模型，包括：
4.根据权利要求3所述的寒区隧道支护结构寿命预测方法，其特征在于，所述关联模型包括：
5.根据权利要求4所述的寒区隧道支护结构寿命预测方法，其特征...
【专利技术属性】
技术研发人员：彭文波，刘继国，高翔，蹇宜霖，魏龙海，
申请(专利权)人：中交第二公路勘察设计研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：
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