[发明专利]基于FLAC3D软件的抗滑桩设计推力曲线计算方法

权利要求书

1.一种基于FLAC3D软件的抗滑桩设计推力曲线计算方法，其特征在于，包括：横向宽度为1米的边坡三维模型、滑动面极限内摩擦角和极限粘聚力的计算方法、监测截面后侧土体产生弹性力的计算方法、监测截面后侧土体产生滑坡推力的计算方法、监测截面前侧土体抗力的计算方法和监测截面抗滑桩设计推力的计算方法；

根据所述横向宽度为1米的边坡三维模型，基于二分法的计算原理，利用LOOP循环语句折减滑动面内摩擦角和粘聚力的计算方法计算极限值，利用弹性本构模型计算监测截面后侧土体产生的弹性力，根据工程设计安全系数，利用摩尔-库仑本构模型计算滑动面极限内摩擦角和极限粘聚力折减时的桩后滑坡推力和桩前土体抗力，桩后滑坡推力减去弹性力和桩前土体抗力的计算结果，即为各个监测截面的抗滑桩设计推力，将它们连成曲线，得到边坡的抗滑桩设计推力曲线；

所述横向宽度为1米的边坡三维模型具体为：边坡模型采用实体单元网格模拟，几何尺寸和原型保持一致，边坡模型的横向宽度均为1米，在边坡模型的前侧边界、后侧边界、底部边界和横向宽度方向上，设置固定速度和位移的边界条件；

所述滑动面极限内摩擦角和极限粘聚力的计算方法，具体为：建立横向宽度为1米的边坡三维模型，以力不平衡比率不大于1×10^-5为收敛指标，将土体粘聚力和抗拉强度设为1×10¹⁰Pa，采用更改强度参数的摩尔-库仑本构模型生成初始地应力场；设置折减系数的上限值k₂和下限值k₁，设定折减系数的计算精度，并预定最大计算时步数；根据二分法的计算原理，采用FISH语言编写LOOP循环语句，参照公式和折减边坡滑动面的内摩擦角φ₀和粘聚力c₀，当力不平衡比率不大于1×10^-5时，则下一次计算中的下限值替换为当力不平衡比率大于1×10^-5时，则下一次计算中上限值替换为当经过数次折减计算，最终折减系数仍为k₂时，则应设置更大的上限值；当经过数次折减计算，最终折减系数仍为k₁时，则应设置更小的下限值；利用摩尔-库仑本构模型求解相应的地应力场，通过循环折减计算，当上下限值的差值小于计算精度时，计算结束，得到滑动面的极限内摩擦角和极限粘聚力；

所述监测截面后侧土体产生弹性力的计算方法，具体为：监测截面沿坡脚方向的岩土体定义为刚体，利用弹性本构模型计算监测截面相邻土体单元网格的水平土压力，再乘以相应监测截面土体单元网格高度，求和汇总得到监测截面后侧土体产生的弹性力；

所述监测截面后侧土体产生滑坡推力的计算方法，具体为：根据工程设计安全系数F_S，按照公式φ_F＝tan^-1((tanφ)/F_S)和c_F＝c/F_S，对滑动面的极限内摩擦角φ和极限粘聚力c进行折减，将监测截面沿坡脚方向的岩土体定义为刚体，利用摩尔-库仑本构模型计算监测截面相邻土体单元网格的水平土压力，再乘以相应监测截面土体单元网格高度，求和汇总得到监测截面后侧土体产生的滑坡推力；

所述监测截面前侧土体抗力的计算方法，具体为：根据工程设计安全系数F_S，按照公式φ_F＝tan^-1((tanφ)/F_S)和c_F＝c/F_S，对滑动面的极限内摩擦角φ和极限粘聚力c进行折减，将监测截面沿坡顶方向的岩土体定义为刚体，利用摩尔-库仑本构模型计算监测截面相邻土体单元网格的水平土压力，再乘以相应监测截面土体单元网格高度，求和汇总得到监测截面前侧的土体抗力；

所述监测截面抗滑桩设计推力的计算方法，具体为：抗滑桩设计推力＝滑坡推力-弹性力-土体抗力。