[发明专利]一种基于非协调模型的边坡加固措施评价方法

说明书

本发明公开一种基于非协调模型的边坡加固措施评价方法，包括以下步骤：1)确定对象，建立离散模型，输入相关数据；2)求解梁单元局部坐标；3)确定梁单元与等参单元位移协调关系；4)建立系统控制方程，并在等参单元和梁单元之间交互求解；5)对计算结果进行后处理；6)输出结果；7)根据加固构件体型、材料参数计算构件强度，评价加固措施效应。本发明可解决利用等参单元模拟边坡加固构件时建模复杂，网格数量过多，求解精度不高的问题，对于边坡加固效应评价问题，可以简化模型建立的过程，降低计算精度对网格密度的要求，并能直接计算得到加固构件的内力。

技术领域

本发明涉及到边坡稳定数值分析技术领域，具体涉及到一种基于非协调模型的边坡加固措施评价方法。

背景技术

高边坡是土木、水利工程中常见的天然或人工构造。在工程运行过程中，边坡的稳定性十分重要，因此通常会利用加固构件对边坡进行加固。高边坡常用的加固措施有抗滑桩、锚固洞等杆系构件。边坡加固构件埋在岩体中，边界条件复杂，会受到轴向、切向和弯矩等作用力，对加固措施进行评价时，若能直接得到加固构件的内力，能更真实地评价加固措施的效应。

如中国发明专利申请(公开号：CN109117586A)在2019年公开了一种顺层岩质边坡三维地质模型建立及稳定性评价方法，该方法通过地质要素表达，借助三维地质建模软件构建边坡三维地质模型，并通过科学合理的三维计算模型进行边坡稳定性评价，和现有规范相比，采用本发明得到的计算结果更加合理和可靠，能够节约工程治理费用；但是该方法在模型建立时并未充分考虑加固构件的模拟情形，主要是针对边坡本身的滑移。

中国发明专利申请(公开号：CN111310356A)在2020年公开了一种适用于黄土边坡加固的反拱式挡墙稳定性评价方法，包括：建立降雨条件下边坡稳定性分析模型；建立荷载条件下边坡稳定性分析模型；建立耦合条件下边坡稳定性分析模型；对耦合条件下边坡稳定性分析模型进行改进，增加锚固参数，建立加固措施下边坡稳定性分析模型；根据加固措施下边坡稳定性分析模型建立返拱式挡墙结构；对返拱式挡墙结构进行分析，判断加固措施下边坡稳定性分析模型的合理性。该评价方法虽然考虑到加固措施，但是只是将加固措施尺寸及预应力大小代入加固后边坡稳定性评价模型，得到加固后边坡稳定性评价系数，不能够直接得到加固件的轴力、剪力和弯矩等参数值。

另外，在对边坡加固措施的加固效应进行评价时，有限元法作为最常用的数值计算方法，得到了广泛的应用，很多三维地质模型的建立都是运用有限元法进行网格划分。但由于边坡结构通常较为复杂，且加固构件与岩体体型差异较大，在剖分等参单元模型时，同时考虑边坡构造，以及加固构件的形状，使得模型网格的剖分具有很高的难度。利用等参单元模拟抗滑桩、锚固洞这类细长结构，容易放大加固构件的刚度，且需要足够精细的网格才能达到利用杆系结构计算达到的精度，从协调性出发，整个模型的单元数量会非常大。而且，利用等参单元模拟加固构件时，不能直接得到轴力、剪力和弯矩，而杆系单元可以直接计算得到轴力、剪力和弯矩。但是等参单元和梁单元存在同一个求解系统时，需要协调二者的位移模式，并进行交互求解。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的问题，提供一种基于非协调模型的边坡加固措施评价方法，在充分考虑加固构件等杆系单元模拟的同时，简化模型的建立、降低计算精度对网格密度的要求。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种基于非协调模型的边坡加固措施评价方法，包括如下步骤：

步骤(1)：确定对象，建立所述对象的离散模型，所述离散模型包含等参单元和梁单元，输入相关数据；

步骤(2)：求解梁单元局部坐标；

步骤(3)：确定所述梁单元与所述等参单元的位移协调关系；

步骤(4)：建立系统控制方程，并在所述等参单元和所述梁单元之间交互求解；

步骤(5)：对计算结果进行后处理；