[发明专利]一种岩土工程物理—数值交互试验方法

说明书

一种岩土工程物理—数值交互试验方法，包括如下步骤：一，分析研究对象，选取交互界面，将研究对象分割为第一部分和第二部分；二，对第一部分建立物理模型，对第二部分建立数值模型；步骤三，通过物理模型采集第一部分中所需的数据，并施加到数值模型的对应点位；三，通过数值模型进行运算，读取模拟计算结果；四，将模拟计算结果平均化处理后，施加到物理模型中交互界面上的对应点位；五，反复执行三、四中的数据交互过程，如果数值模型计算达到设定的总运算步或时间步或物理模型被破坏，此时试验终止；如果数值模型计算未达到设定的总运算步或时间步或物理模型未被破坏，此时则重复步骤三、四。

技术领域

本发明涉及岩土工程模型试验技术领域，具体指一种岩土工程物理—数值交互试验方法。

背景技术

在岩土工程领域相关工程问题的模型试验研究上，目前主要的研究方法有：物理模型试验、数值模拟、现场试验等。以上研究方法均有各自的优点，但也存在不足，对于物理模型试验，制作大比例尺复杂物理模型的难度及成本较高，往往无法全面考虑各种工程效应和作用对试验模型的叠加影响；数值模拟对于实际工程的复杂工况，在边界条件与本构模型上进行了大量的简化，无法真实反映实际工程中复杂部分的工程问题，且对于复杂工况简化过后的参数选取存在较大困难；对于现场试验，地基固结等实地数据不易获得，且需要花费大量的时间和费用，更加适用于跟踪工程开展。以桩承式路堤为例，一般的桩承式路堤模型试验，无法充分考虑路堤土拱效应、土工加筋材料张拉膜效应与地基的桩—土相互作用、桩间软土的固结沉降作用的复杂耦合，无法有效控制由于方法缺陷导致的试验结果与实际工程情况出现较大偏差的问题。

发明内容

为解决上述现有技术问题，本发明提供了一种岩土工程物理—数值交互试验方法，将大型复杂工程通过选取合理的模型交互界面进行分割，采取多个物理模型试验体与数值模拟的协同试验，实现大型复杂工程的足尺或大比例尺模型试验以及其长期运营机制。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种岩土工程物理—数值交互试验方法，包括如下步骤：

步骤一，分析研究对象，选取交互界面，交互界面将研究对象分割为第一部分和第二部分；

步骤二，对第一部分建立物理模型，对第二部分建立数值模型；其中，物理模型包括数据采集装置和运行控制装置；

步骤三，通过物理模型中的数据采集装置采集第一部分中所需的数据，将数据采集装置采集到的数据施加到数值模型中交互界面上的对应点位；

步骤三，通过数值模型对步骤三中采集到的数据进行运算，读取数值模型在交互界面上的模拟计算结果；

步骤四，将步骤三中数值模型读取的模拟计算结果平均化处理后，通过物理模型中的运行控制装置将读取的模拟结果施加到物理模型中交互界面上的对应点位；

步骤五，反复执行步骤三、步骤四中的数据交互过程，如果数值模型计算达到设定的总运算步或时间步或物理模型被破坏，此时试验终止；

如果数值模型计算未达到设定的总运算步或时间步或物理模型未被破坏，此时则重复步骤三、四。

进一步地，所述第一部分是指研究对象中力学演变机制时间短，能够快速反应出外部载荷的影响，且模型几何结构不规则，力学机理未知的部分；

所述第二部分是指力学演变机制时间长达一年以上，不适合进行物理模型试验，且模型几何结构为规则的方形体，力学机理明确的部分。

进一步地，所述交互界面要介于第一部分和第二部分这两种类型结构之间，且选取直线、规则的弧线或者前述两种线段的组合线将研究对象整体的两种类型结构分割开。

进一步地，数据采集装置包括数据采集仪、传感器，其中所述传感器包括荷载传感器、位移传感器；