[发明专利]隧道流固耦合稳定性分析方法

说明书

本发明提供一种隧道流固耦合稳定性分析方法。本发明方法，包括：根据材料单元实际的应力状态点计算所述材料单元弹性阶段的状态指标，所述弹性阶段的状态指标包括剪切状态和拉伸状态；根据所述材料单元的破坏临界点的等效塑性应变值确定所述材料单元的屈服阶段和破坏阶段的状态指标，破坏临界点的等效塑性应变为极限等效塑性剪切应变或极限等效塑性拉伸应变；根据所述弹性阶段的状态指标、所述屈服阶段以及破坏阶段的状态指标确定所述材料单元耦合过程中渗透系数的变化值；根据所述渗透系数进行隧道的流固耦合稳定性分析。本发明提高了隧道流固耦合稳定性分析的准确率。

技术领域

本发明实施例涉及数字处理分析领域，尤其涉及一种隧道流固耦合稳定性分析方法。

背景技术

富水区隧道开挖是一个复杂的流固耦合过程，一直以来，地下隧道围岩的稳定性分析并没有十分科学合理的方法，很多停留在以某点位移、塑性区大小的经验值或者整体的安全系数作为判断稳定性的依据。然而这样的判别不能完全反映出岩石在实际复杂应力状态下的危险性。

富水区盾构隧道围岩的整个的渐进破坏过程包含了弹性、屈服、破坏各阶段，其中伴随着复杂的渗流-应力耦合作用。应力、损伤及破坏的不同单元状态会对渗透性产生不同的影响，而传统流固耦合分析忽略不同单元状态渗透性的变化，因此带来很大误差。

发明内容

本发明实施例提供一种隧道流固耦合稳定性分析方法，以克服现有技术中流固耦合分析存在误差，准确率低的问题。

本发明的技术方案，包括：

根据材料单元实际的应力状态点计算所述材料单元弹性阶段的状态指标，所述弹性阶段的状态指标包括剪切状态和拉伸状态；

根据所述材料单元的破坏临界点的等效塑性应变值确定所述材料单元的屈服阶段和破坏阶段的状态指标；

根据所述弹性阶段的状态指标、所述屈服阶段以及破坏阶段的状态指标确定所述材料单元耦合过程中渗透系数的变化值；

根据所述渗透系数进行隧道的流固耦合稳定性分析。

进一步地，所述根据材料单元实际的应力状态点计算所述材料单元弹性阶段的状态指标，包括：

将所述应力状态点进行受力分析；

根据应力状态下的所述空间应力状态点处于同一平面上的最稳定参考点沿罗德角方向到屈服面的距离与所述应力状态点沿相同罗德角方向到最稳定参考点的距离确定所述状态指标为

其中，所述ZSI为状态指标，所述O′B为空间应力状态点相应的最稳定参考点沿最不利路径到屈服面的距离，所述O′P为空间应力状态点在相同罗德角方向上到最稳定参考点的距离，所述τ'π为子午面GBO′面上B点纵坐标，所述τπ为子午面GBO′面上P点纵坐标，所述I1为应力张量第一不变量，所述为内摩擦角，所述θσ为应力罗德角，所述J2为偏应力张量第二不变量，所述c为粘聚力。

进一步地，所述根据所述材料单元的破坏临界点的等效塑性应变值确定所述材料单元的屈服阶段和破坏阶段的状态指标，包括：