[發明專利]軟土路基沉降數值模擬方法、裝置、設備及可讀存儲介質

在審

• 申請號: 202010763957.7
• 申請日: 2020-08-01
• 公開（公告）號: CN111950055A
• 公開（公告）日: 2020-11-17
• 發明（設計）人: 付棟;張海;朱藝清;蔡劍韜
• 申請（專利權）人: 上海地礦工程勘察有限公司
• 主分類號: G06F30/13
• 分類號: G06F30/13;G06F30/23;G06F111/10
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種軟土路基沉降數值模擬方法，其特征在于，包括：

將車輛動荷載作用簡化為半波正弦荷載形式；

基于FLAC^3D建立土體的數值計算模型，其中，土體的加載面采用摩爾-庫倫彈塑性模型進行描述，土體的屈服面采用修正劍橋模型進行描述；

設置所述數值計算模型的邊界條件；

通過對所述數值計算模型施加循環的所述車輛動荷載作用進行軟土路基沉降情況的數值模擬，得到數值模擬結果。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述將車輛動荷載作用簡化為半波正弦荷載形式，包括：

計算荷載作用周期，公式如下：

T＝12R/V，

其中，T為所述荷載作用周期；R為輪胎接觸面積半徑；V為行車速度；

計算附加動荷載，公式如下：

q(t)＝q_maxsin²(πt/T)，

其中，q(t)為所述附加動荷載；q_max為車輛荷載附加荷載的幅值；t為動力計算時間；

計算車輛動荷載作用，公式如下：

F(t)＝p+q(t)，

其中，F(t)為所述車輛動荷載作用；p為汽車靜載。

3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，在設置所述數值計算模型的邊界條件之前，還包括：

保持屈服面的修正劍橋模型不變，并根據彈塑性模量隨所述車輛動荷載作用循環次數的變化規律對加載面的摩爾-庫倫彈塑性模型進行改進，利用改進后的摩爾-庫倫彈塑性模型對所述加載面進行描述。

4.根據權利要求3所述的方法，其特征在于，所述保持屈服面的修正劍橋模型不變，并根據彈塑性模量隨所述車輛動荷載作用循環次數的變化規律對加載面的摩爾-庫倫彈塑性模型進行改進，包括：

利用多項式反映所述彈塑性模量隨所述車輛動荷載作用循環次數的變化規律，公式為：

其中：H為所述彈塑性模量；H₀為初始彈塑性模量；N為所述車輛動荷載作用的循環次數；E為彈性模量；a、b、c和d為待定系數，通過材料室內外實驗確定。

5.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述設置所述數值計算模型的邊界條件，包括：

所述數值計算模型采用六面體單元進行建模；在初始靜力平衡時，所述數值計算模型的加載面不設置任何邊界條件，其余五個屈服面分別固定邊界的法向位移和速度；在動力分析階段，去除所述初始靜力平衡時的邊界條件，并在所述數值計算模型的四周設置自由場邊界，底面設置為靜態邊界。

6.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述通過對所述數值計算模型施加循環的所述車輛動荷載作用進行軟土路基沉降情況的數值模擬，得到數值模擬結果，包括：

通過所述數值計算模型模擬有無管道、不同加載方式和不同性質土體情況下所述軟土路基的沉降情況。

7.一種軟土路基沉降數值模擬裝置，其特征在于，包括：

荷載簡化模塊，用于將車輛動荷載作用簡化為半波正弦荷載形式；

模型建立模塊，用于基于FLAC^3D建立土體的數值計算模型，其中，土體的加載面采用摩爾-庫倫彈塑性模型進行描述，土體的屈服面采用修正劍橋模型進行描述；

邊界設置模塊，用于設置所述數值計算模型的邊界條件；以及

數值模擬模塊，用于通過對所述數值計算模型施加循環的所述車輛動荷載作用進行軟土路基沉降情況的數值模擬，得到數值模擬結果。