[發明專利]一種地裂縫危害模擬方法及裝置

有效

• 申請號: 201310374382.X
• 申請日: 2013-08-20
• 公開（公告）號: CN103510550A
• 公開（公告）日: 2014-01-15
• 發明（設計）人: 彭建兵;黃強兵;劉聰;吳明;苑藝;王德志
• 申請（專利權）人: 長安大學
• 主分類號: E02D33/00
• 分類號: E02D33/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及地質災害分析領域，特別涉及一種地裂縫活動對高鐵路基危害的方法及裝置。

背景技術

地裂縫是地表巖、土體在自然或人為因素作用下，產生開裂，并在地面形成一定長度和寬度的裂縫的一種地質現象，當這種現象發生在有人類活動的地區時，便可成為一種地質災害。地裂縫的形成是指強烈地震時因地下斷層錯動使巖層發生位移或錯動，并在地面上形成斷裂，其走向和地下斷裂帶一致，規模大，常呈帶狀分布，尤其對火車的運行有很大影響。

FLAC3D是二維的有限差分程序FLAC2D的拓展，能夠進行土質、巖石和其它材料的三維結構受力特性模擬和塑性流動分析。通過調整三維網格中的多面體單元來擬合實際的結構。單元材料可采用線性或非線性本構模型，在外力作用下，當材料發生屈服流動后，網格能夠相應發生變形和移動(大變形模式)。FLAC3D采用了顯式拉格朗日算法和混合-離散分區技術，能夠非常準確地模擬材料的塑性破壞和動。該軟件對地裂縫活動的模擬效果誤差較小。

現有技術中對地裂縫活動的分析中沒有考慮軌道、基床、土工格柵和CFG復合地基的材料不同，對模擬出的地裂縫活動誤差較大。

發明內容

為了解決現有技術中在模擬地裂縫活動中沒有考慮軌道、基床、土工格柵和CFG復合地基的材料區別，導致模擬結果誤差較大的問題。

一種地裂縫危害模擬方法，所述方法包括：

模擬土工格柵的膜效應，鑒定所述土工格柵和周邊碎石之間的強度關系；

判斷砼板和周邊土體之間的張開和擠壓，并確定其強度大小；

模擬所述砼板下部的CFG樁和樁間土分別承擔上部荷載的大小。

本發明還提供了一種地裂縫危害模擬裝置，所述裝置包括：

土工格柵模擬模塊，用于模擬土工格柵的膜效應，鑒定所述土工格柵和周邊碎石之間的強度關系；

砼板模擬模塊，用于判斷砼板和周邊土體之間的張開和擠壓，并確定其強度大小；

CFG樁模擬模塊，用于模擬所述砼板下部的CFG樁和樁間土分別承擔上部荷載的大小。

本發明通過考慮軌道、基床、土工格柵和CFG復合地基等材料的不同，基于Flac3D的數值模擬計算不同材料所對應的模型，提高了模擬地裂縫活動的精確度，并考慮了地裂縫活動所遇到的砼板底部脫空等難題。

附圖說明

圖1是本發明實施例提供的地裂縫危害模擬方法的流程圖；

圖2是本發明實施例提供的地裂縫危害模擬裝置的結構圖。

具體實施方式

為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，并不用于限定本發明。

圖1示出了本發明實施例提供的地裂縫危害模擬方法的流程，詳述如下：

在步驟S101中，模擬土工格柵的膜效應，鑒定土工格柵和周邊碎石之間的強度關系；

土工格柵是一種柔性材料，其只能承受拉力不存在彎矩。F1ac3D中有專門針對土工織物這一類的材料開發的單元，可以很好的模擬土工織物的膜效應，而且土工格柵和周邊碎石之間的強度準則符合摩爾-庫倫準則。

在本發明的實施例中，土工格柵在路堤基床起加筋作用，提高碎石的承載力和穩定性。

在步驟S102中，判斷砼板和周邊土體之間的張開和擠壓，并確定其強度大??；

在本發明的實施例中，判斷砼板和周邊土體之間的張開和擠壓的方法為通過砼板和周邊土體之間的力學參數確定。

由于地裂縫的錯動導致上盤土體下沉，砼板周邊土體勢必在某些區域和砼板分離脫空。而數值模擬中如不特別處理該類問題，就會造成上盤土體下沉連帶下拉砼板下沉。對于該問題的處理，這里采用在砼板和周邊土體之間增加力學參數模擬土體和結構物之間的張開和擠壓。

作為本發明的一個優選實施例，力學參數還可用于模擬粘結界面、粘結滑移及庫侖滑動。

砼板介于路基和路堤基床之間，保證路基基床及上部結構的整體性、安全性。而且砼板與下部路基是柔性接觸，這樣能保證在下部變形較大的情況下，砼板受力較小，保證了上部的安全性。

在步驟S103中，模擬砼板下部的CFG樁和樁間土分別承擔上部荷載的大小。

CFG樁屬于柔性樁，CFG復合地基的機理是充分調動樁間土和樁共同承擔荷載。

CFG樁是復合地基，是高鐵路基的最下部，是一種地基處理方案?？捎糜阼F路、公路、工民建等工程中，起路基加固的作用。