[发明专利]一种隧道-滑坡体-抗滑桩体系稳定性耦合分析方法

说明书

一种隧道‑滑坡体‑抗滑桩体系稳定性耦合分析方法，属于岩土工程和分析方法领域。提出耦合分析方法，从体系整体协调和工程安全性角度采用数值分析的方法分析整体受力和变形情况，既考虑隧道、滑坡体和抗滑桩各自的受力和变形发展特征，揭示隧道结构、滑坡体和抗滑桩的工程安全性与失稳模式，判断预加固结构的内在作用机制，以结构应力和结构变形为控制依据，保证体系的整体安全，指导设计和施工。

技术领域

本发明涉及一种隧道-滑坡体-抗滑桩体系稳定性耦合分析方法，属于岩土工程和分析方法领域。

背景技术

滑坡是指斜坡上的岩体由于某种原因在重力的作用下沿着一定的软弱面或软弱带整体向下滑动的现象，滑坡的演化是一个多场耦合的复杂作用过程，不同的演化阶段具有不同的变形破坏特征。滑坡形成是受到降雨、人类活动等外部因素控制，内部受到所在地质环境因素(地层岩性、地质构造、地形地貌等)的控制，在内外因素的作用下呈现出不同的蠕滑变形演化特征，对于处于滑坡影响范围内的隧道在滑坡体不同的演化阶段受到的影响是不同的，呈现不同的受力模式和变形特征。对于隧道穿越滑坡等地质病害地段，工程建设和运营过程中的变形加固理论长期以来没有一个公认为良好的解决方案，在实际工程中，往往只在病害出现之时才慌忙采取应急措施，缺乏对于该类变形机理问题的深层次探讨，大家各持己见，仅对于表面变形区段加以治理，常常出现“治理后又变形，变形了再加固”的恶性循环。由于缺乏系统的计算模型和受力变形模式相关的计算理论，因此，弄清滑坡与隧道的相互作用模式，建立力学模型，发展计算理论是解决隧道-滑坡工程病害的关键问题。隧道穿越滑坡体施工过程是一个复杂多变的过程，采用单一的滑坡治理方案或加固方案都不可能全面地掌握和控制施工中的变形和施工风险，只有把隧道、滑坡和抗滑桩视为一个隧道-滑坡体-抗滑桩体系的分析方法可以较全面的分析和掌握隧道穿越滑坡体施工过程中的总体应力和位移变化情况，控制隧道施工风险，针对性的提出合理的加固措施。

发明内容

在隧道、滑坡体和抗滑桩相互作用和相互影响的情况下，为了快速、准确地分析结构的应力和应变，确定其稳定性，本发明一种隧道-滑坡体-抗滑桩体系耦合分析方法是建立隧道-滑坡体-抗滑桩体系和物理模型和分析方法，提出耦合分析方法，从体系整体协调和工程安全性角度采用数值分析的方法分析整体受力和变形情况，既考虑隧道、滑坡体和抗滑桩各自的受力和变形发展特征，揭示隧道结构、滑坡体和抗滑桩的工程安全性与失稳模式，判断预加固结构的内在作用机制，以结构应力和结构变形为控制依据，保证体系的整体安全，指导设计和施工。

一种隧道-滑坡体-抗滑桩体系耦合分析方法，其特征在于，包括体系的物理模型(1)、力学模型(2)和评估方法(3)；具体包括以下步骤：

第一步：建立隧道-滑坡体-抗滑桩体系物理模型(1)，把隧道、滑坡体和抗滑桩作为一个结构的整体，既考虑他们结构本身的特点，又考虑相互之间的共同作用和相互影响；

第二步：根据力学模型(2)对单独的隧道本构进行隧道结构力学分析和计算(2.1)，确定隧道结构的内力和变形；

第三步：根据力学模型(2)，对单独的滑坡体本构进行滑坡体结构力学分析和计算(2.2)，确定滑坡体结构的滑坡推力；

第四步：根据力学模型(2)，对单独的抗滑桩本构进行抗滑桩结构力学分析和计算(2.3)，确定抗滑桩结构的内力和变形；

第五步：根据力学模型(2)，对隧道-滑坡体组合体系进行隧道-滑坡体系有限元耦合分析(2.4)，得到隧道-滑坡体系模型体系的总应力云图、总位移分析云图、剪应力分析云图和不同方向的位移与应力云图等；

第六步：根据力学模型(2)，对隧道-抗滑桩系进行隧道-抗滑桩组合体系有限元耦合分析和计算(2.5)，得到隧道-抗滑桩系模型体系的总应力云图、总位移分析云图、剪应力分析云图和不同方向的位移与应力云图等；