[发明专利]基于SPH-FEM耦合算法的航油管道滑坡灾害主控因素辨识方法

权利要求书

1.一种基于SPH-FEM耦合算法的航油管道滑坡灾害主控因素辨识方法，其特征在于，包括以下步骤：

选取管道滑坡灾害影响因素，所述管道滑坡灾害影响因素包括埋深、径厚比、穿越角度、滑土位移量、滑坡规模、管道内压、管内流体流速；

建立管道滑坡灾害主控因素识别表，所述管道滑坡灾害主控因素识别表通过以下步骤建立而来：

S1：收集滑坡区地质条件、岩土工程性质、管道敷设情况；

S2：基于SPH-FEM耦合算法，建立管道-土体-航油滑坡完全耦合模型；

S3：根据所述管道-土体-航油滑坡完全耦合模型，对各影响因素分别进行分析，采用单因素敏感性分析方法确定各影响因素的敏感度系数；

S4：根据所述敏感度系数，对各影响因素按所占比例进行分数分配，得到所述管道滑坡灾害主控因素识别表；

所述管道滑坡灾害主控因素识别表如下所示：

获取目标区域的滑坡体参数以及管道参数，结合所述管道滑坡灾害主控因素识别表，对所述目标区域的管道滑坡灾害影响因素进行识别，确定所述管道滑坡灾害影响因素中的主控因素；具体为：

根据所述管道滑坡灾害主控因素识别表对目标区域的管道滑坡灾害影响因素进行识别打分，分数值最大的管道滑坡灾害影响因素即为所述主控因素。

2.根据权利要求1所述的基于SPH-FEM耦合算法的航油管道滑坡灾害主控因素辨识方法，其特征在于，所述滑坡区地质条件包括地形地貌、地层结构、岩土类型、地质构造、新构造运动及地震、水文地质、人类工程活动；所述岩土工程性质包括土腐蚀、天然含水量、天然密度、比重、天然孔隙比、饱和度、塑限、液限、塑性指数、液性指数、快剪和残剪、压缩系数、压缩模量、天然和饱和抗压强度；所述管道敷设情况包括埋深、径厚比、穿越角度、内压、管流速度。

3.根据权利要求1所述的基于SPH-FEM耦合算法的航油管道滑坡灾害主控因素辨识方法，其特征在于，所述管道-土体-航油滑坡完全耦合模型的管道材料采用PLASTIC_KINEMATIC模型，遵循米塞斯屈服准则，其模型方程为：

式中：σ_y为屈服应力，MPa；σ₀为初始屈服应力，MPa；β为硬化参数，无量纲；E_p为塑性硬化模量，MPa；为有效塑性应变，无量纲；

所述管道-土体-航油滑坡完全耦合模型的土体模型采用修正后的Mohr-Coulomb模型，其屈服表达式为：

式中：F为屈服面总应力，MPa；p为压力，MPa；φ为内摩擦角，°；J₂为应力偏张量的第2不变量，MPa；K(θ)为张量平面角的函数；Ahyp为修正的屈服面系数，无量纲；c为内聚力，MPa；

所述管道-土体-航油滑坡完全耦合模型的油体状态方程采用EOS_GRUNEISEN模型，对于可压缩材料，其压力为：

式中：P为压力，MPa；ρ₀为压缩后油体密度，kg/m³；C为ν_s-ν_p曲线截距，cm/μs；μ＝ρ/ρ₀-1，其中ρ为压缩前油体密度，kg/m³；γ₀为Gruneisen常数，无量纲；a为一阶体积修正量，无量纲；S1、S2和S3为ν_s-ν_p曲线的斜率系数，无量纲；E为弹性模量，MPa。

4.根据权利要求1所述的基于SPH-FEM耦合算法的航油管道滑坡灾害主控因素辨识方法，其特征在于，所述敏感度系数的计算公式为：

当Δx_k趋近于0时，所述敏感度系数的计算公式为：

式中：E(x_k)为因素x_k的敏感性系数，E(x_k)值越大，表明y对x_k越敏感；Δx_k为因素的变化量；y为系统特性；Δy为系统特性的变化量；k为因素x的序号；n为因素x的数量。