[发明专利]基于离散元模型的土体扰动范围判断方法

说明书

本发明涉及基于离散元模型的土体扰动范围判断方法，包括：A.建立两组相同的土体离散元模型，一组用于进行模拟动作，另一组不做操作；B.计算各个位置上的土体颗粒进行了模拟动作后受到的扰动指标；C.根据由物理试验得到的真实扰动范围，以及对所有土体颗粒计算最大扰动指标和最小扰动指标，计算匹配率；D.在最大和最小扰动指标范围内依次取值并计算匹配率，得到的匹配率的最大值就是本次采样的阈值指标；E.根据阈值指标和扰动指标的大小比较得到本次采样的扰动范围。本发明能够通过离散元模拟确定不同土体的扰动范围，具有更广泛的适应性和普遍性。

技术领域

本发明涉及土体扰动范围判断方法，具体讲是基于离散元模型的土体扰动范围判断方法。

背景技术

离散元模拟是计算机模拟的一种类型，在通过离散元模型来对土体中的各土体颗粒进行动作模拟时，主要方法是将土体视为离散的土体颗粒的组成，真实土体内部的相关物理力学性质就通过计算机中离散的土体颗粒之间的接触作用力进行体现。

在现有技术中已有多篇文件对这一领域的相关技术进行了说明，例如：

“一种高效率岩土体离散元数值计算颗粒搜索和运行方法”(专利申请号为CN201410405178.4)，针对离散元分析过程中的关键步骤进行了说明；

“一种用于岩土体三维离散元快速建模和模拟的通用数值模拟箱”(专利申请号：CN201710700733.X)，主要阐述了一种用以获取特定岩土体性质的离散元分析方法；

“考虑膜效应的岩土体三轴试验的离散元建模及数值模拟方法”(专利申请号：CN201710636809.7)，是在指定条件后的特定试验中应用离散元分析方法；

“一种反映真实工程土石混合体分布的颗粒流数值模拟方法”(专利申请号：CN201811321036.4)，是用以获取特定岩土体性质的离散元分析方法；

“无粘性土各向异性力学特性微观机理数值模拟方法”(专利申请号：CN201811321036.4)，同样是用以获取特定岩土体性质的离散元分析方法；

“一种用于土体扰动试验的试样制备方法”(专利申请号：CN201210085922.8)，是以物理试验为核心的进行土体扰动试样的制备；

“一种隧道施工对侧方土体扰动的测试系统及方法”(专利申请号：CN201610859296.1)，是以特定施工工艺条件下物理试验为核心进行土体扰动范围的获取；

“一种软土微扰动测试方法”(专利申请号：CN201210234512.5)，是以特定土体中物理试验为核心进行土体扰动范围的获取。

通过上述公开的现有技术可知，目前的现有技术中，大多都是针对特定的离散元算法或通过离散元获得指定物理力学特征的特定岩土体样品，在涉及计算机离散元类的均是对离散元分析的过程和结果进行讨论，或者对传统分析方法中进行关键参数的改变或控制，或者根据目标结果提出特定的分析方法；而物理试验扰动类的现有技术均是针对特定土体的扰动进行测量，没进行更广泛的讨论，适用性不强。

发明内容

本发明提供了一种基于离散元模型的土体扰动范围判断方法，通过计算机离散元模拟来确定不同土体的扰动范围，使其具有更广泛的适应性和普遍性。

本发明基于离散元模型的土体扰动范围判断方法，包括：

A.建立两组相同的土体离散元模型，其中一组土体离散元模型用于进行模拟动作，另一组土体离散元模型不做操作，以对两组土体离散元模型在相同位置的扰动指标值的差异进行对比获得土体的扰动范围；其中土体离散元模型可以采用现有技术来建立。

B.在模拟土体中，计算在本次采样中各个位置上的土体颗粒进行了二维或三维的模拟动作后，每个土体颗粒受到的扰动指标D_{i_d}，其中i表示任意土体颗粒的所在位置；