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专利号: 2020112354356
申请人: 西华大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 计算;推算;计数
更新日期:2024-02-23
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.基于能量原理的多参数非等比例折减的安全系数计算方法,其特征在于,包括以下步骤:步骤1:确定岩土结构计算模型的边界范围、几何参数和材料分布特征;

步骤2:建立数值计算模型,进行网格划分,确定材料本构模型;

步骤3:采用力学试验,确定涉及材料的初始关键力学参数及其劣化函数;

步骤4:确定力学参数的折减时机,根据步骤3得到的劣化函数确定力学参数的折减比例与折减步长;

步骤5:定义岩土结构的极限状态,确定其失稳判据;

步骤6:执行参数折减,将岩土结构折减至极限状态;

步骤7:以不同力学参数在折减过程中为维持岩土结构稳定的贡献度作为力学参数折减系数的权重值;

步骤8:根据步骤7中的权重值,通过理论推导,得到岩土结构多参数非等比例折减的安全系数计算方法;

步骤9:根据步骤8中的安全系数计算方法,求解得到岩土结构考虑参数折减过程相关性的安全系数折减全过程演变曲线。

2.根据权利要求1所述的基于能量原理的多参数非等比例折减的安全系数计算方法,其特征在于,所述岩土结构为边坡或隧道与地下工程。

3.根据权利要求1所述的基于能量原理的多参数非等比例折减的安全系数计算方法,其特征在于,所述岩土结构为无支护岩土工程或有支护岩土工程结构。

4.根据权利要求1-3任一所述的基于能量原理的多参数非等比例折减的安全系数计算方法,其特征在于,所述步骤3中,涉及材料包括岩土体、混凝土和钢材;初始关键力学参数指的是变形参数和强度参数;变形参数为弹性模量、泊松比;强度参数为粘聚力、内摩擦角。

5.根据权利要求4所述的基于能量原理的多参数非等比例折减的安全系数计算方法,其特征在于,所述步骤4具体为:确定同种强度材料不同力学参数的折减时机和不同强度材料的折减时机;根据力学参数劣化函数的形式或劣化速率,确定不同参数间的折减比例和每个参数的折减步长。

6.根据权利要求5所述的基于能量原理的多参数非等比例折减的安全系数计算方法,其特征在于,所述步骤5中选取塑性区贯通、应变贯通、位移突变和能量突变作为失稳判据。

7.根据权利要求6所述的基于能量原理的多参数非等比例折减的安全系数计算方法,其特征在于,所述步骤7中,以不同力学参数在折减过程中为维持岩土结构稳定的贡献度作为力学参数折减的权重值的方法为:式中, 为第i种材料的第j个力学参数折减对岩土结构体系耗散能变化贡献的权重;

为某一次折减过程中第i种材料第j个力学参数折减后岩土结构体系的耗散能增量;

ΔEd为某一次折减过程中所有材料的所有力学参数折减后岩土结构体系的耗散能增量;σ为应力张量,εe为弹性应变张量, Utotal=∫σ:dε,为总应变能;V为折减单元的体积。

8.根据权利要求7所述的基于能量原理的多参数非等比例折减的安全系数计算方法,其特征在于,所述步骤8中,岩土结构多参数非等比例折减的安全系数计算方法为:式中:FOS(k-1)是岩土结构在状态k-1时的综合安全系数;SRFij是第i种材料的第j个力学参数的折减系数;n为折减次数,l为材料数量,m为力学参数数量;FOS(n)为折减n次后岩土结构的剩余安全系数,FOS(n)≥1.0;f(SRFij)为折减系数的调和平均值,表征非等比例折减时折减系数共同作用部分,反映折减参数在共同折减时非线性、相关性对综合安全系数的影响。