[發明專利]基于FLAC3D模擬的路基沉降預測方法

在審

• 申請號: 201710401964.0
• 申請日: 2017-05-22
• 公開（公告）號: CN107315857A
• 公開（公告）日: 2017-11-03
• 發明（設計）人: 郭亞宇
• 申請（專利權）人: 陜西鐵路工程職業技術學院
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及路基沉降預測領域，具體涉及一種基于FLAC3D模擬的路基沉降預測方法。

背景技術

高速鐵路是現代化建設的重要標志，高速鐵路要實現運營的舒適性和安全性，對線路的高平順性提出了嚴格的要求。而路基作為軌道結構的基礎，要求其必須具有較高的強度和剛性，有較好的穩定性和耐久性等特點。因此，高速鐵路路基的設計的理念也有所轉變，過去設計主要是對強度進行控制，而現在則要求以變形來控制設計。因為在絕大多數情況下，在強度達到破壞前，可能早已出現了的超過容許值的較大變形。因此高速鐵路路基施工過程中能夠有效的預測路基工后沉降的就顯得尤為重要。但由于受到填筑路基土質條件的復雜性和計算理論局限性，完全依靠理論計算很難得到準確的計算結果。工程上一般是利用前期實測數據來預測后期沉降。目前預測工后沉降的方法很多，常見的有三點法、星野法、雙曲線法、指數曲線法等。但鐵路路基沉降是一個復雜三維的過程，影響預測結果的因素非常多，給沉降預測帶來了很大困難。

發明內容

為解決上述問題，本發明提供了一種基于FLAC3D模擬的路基沉降預測方法。

為實現上述目的，本發明采取的技術方案為：

基于FLAC3D模擬的路基沉降預測方法，包括如下步驟：

S1、由于幾何模型具有對稱性，可以采用1/2模型進行分析；首先建立空間坐標系，將地基表面與模型對稱軸的交點作為坐標原點，水平向右為x方向，垂直于平面的方向為y方向，豎向向上為z方向；

S2、網格的建立按照分區域建模的思路進行，分別對每一個區域按照控制點利用brick 單元建立網格，并進行分組后賦值，為了使建立的網格尺寸的一致性，在y方向只設置一個單元，單元尺寸為3m；

S3、在路基施工開始前，首先將路基網格部分賦值為空(null)模型，將地基網格部分賦為莫爾-庫倫(Mohr-Coulomb)模型，利用分階段彈塑性理論方法進行求解；即先將Mohr模型的抗拉強度和黏聚力賦值為無窮大，然后將Mohr模型參數賦其真實值，最后進行求解；

S4、進行路基分級加載模擬

在進行路基分級加載模擬前應將初始應力計算過程中產生的節點位移和速度清零；將路基高度方向上分為5個單元，前四次每次激活0.3m高的單元，最后一次次再激活剩余單元，共分5次填筑完成加載過程。

本發明具有以下有益效果：

采用FLAC3D的“混合離散法”來模擬巖土體的塑性破壞和塑性流動。這顯然比采用離散集成法的有限元理論更加準確和合理；FLAC3D采用動態方程來模擬分析系統，這種方法使得FLAC3D在模擬不穩定過程的時候在數值分析上不存任何障礙。

具體實施方式

為了使本發明的目的及優點更加清楚明白，以下結合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。

選取表1中第12個觀測斷面為例，由表可知該點實測最終沉降量為502.714mm。該路基面寬度13.6m，坡度為1∶1.5，填筑高度為1.37m，共分五次進行填筑。路基計算寬度為80m，地基計算深度為50m。各層土物理力學性質指標如表2所示。

表4.1 檢驗樣本數據表

續表4.1

表2 各層物理力學性質參數表

模型建立

S1、由于幾何模型具有對稱性，可以采用1/2模型進行分析；首先建立空間坐標系，將地基表面與模型對稱軸的交點作為坐標原點，水平向右為x方向，垂直于平面的方向為y方向，豎向向上為z方向；

S2、網格的建立按照分區域建模的思路進行，分別對每一個區域按照控制點利用brick 單元建立網格，并進行分組后賦值，為了使建立的網格尺寸的一致性，在y方向只設置一個單元，單元尺寸為3m；

S3、在路基施工開始前，首先將路基網格部分賦值為空(null)模型，將地基網格部分賦為莫爾-庫倫(Mohr-Coulomb)模型，利用分階段彈塑性理論方法進行求解；即先將Mohr模型的抗拉強度和黏聚力賦值為無窮大，然后將Mohr模型參數賦其真實值，最后進行求解；

S4、進行路基分級加載模擬

在進行路基分級加載模擬前應將初始應力計算過程中產生的節點位移和速度清零；由于路基填高是1.37m，為模擬路基填筑施工過程，采用分級加載法激活路基單元。