【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及岩溶分析，尤其是一种岩溶地基极限承载力分析方法及系统。
技术介绍
1、岩溶作为一种特殊的地质现象，岩溶发育具有明显的区域性；特别是在我国的西南地区，岩溶较为发育；岩溶会导致岩体结构坍塌和建筑工程塌陷等重大问题；随着高速铁路、公路和飞机场等向西部发展，许多工程需建在岩溶地区之上；当前，尽管可以采用多种地球物探的方法进行岩溶结构探测，但对岩溶地区空间结构的勘察仍存在较大的技术难题，依然存在精度差和小规模的空洞难以探测的局限性，导致对于岩溶地基稳定性的研究仍存在不足。
2、基于岩溶地区极限承载力对岩溶地基稳定性的进行综合评价分析，随着数值模拟方法的不断发展，极限分析方法已经成为一种计算岩溶地基极限承载力的有效手段，然而许多学者为了减少计算成本，大多将岩溶地基简化为二维平面应变问题来分析，忽略三维空间效应的影响，二维平面难以模拟岩溶地基的真实情况。
3、鉴于此，本专利技术旨在结合工程实际情况，基于三维数值模型建立可靠的岩溶地基极限承载力评价方法，并结合相似物理模型试验，综合考虑溶洞形状以及尺寸等因素对岩溶地基极限承载力进行分析，在大量数值模拟和物理模型试验的基础上，将物理模型试验与数值模拟的结果对比分析从而对岩溶地基的极限承载力进行综合分析，对岩溶地基的稳定性评估具有重要意义。
技术实现思路
1、针对现有技术中的缺陷，本专利技术提供一种岩溶地基极限承载力分析方法及系统。
2、为了实现上述目的，第一方面，本专利技术提供一种岩溶地基极限承载力分
3、可选地，所述获取岩溶地基极限承载力的三维数值模拟模型，包括：获取所述岩溶地基极限承载力的约束条件；构建所述岩溶地基极限承载力的目标函数；基于所述约束条件和所述目标函数得到所述岩溶地基极限承载力的三维数值模拟模型。本专利技术通过确定岩溶地基极限承载力的约束条件并构建目标函数，进而建立三维数值模拟模型，综合考虑多种约束条件，有助于提升了分析结果的精确度和全面性。
4、可选地，所述获取所述岩溶地基极限承载力的约束条件，包括：
5、
6、其中，为四面体单元的相容矩阵，表示四面体单元的数量，表示四面体单元，为四面体单元的速度矢量，为四面体单元的非负塑性乘子，为四面体单元的屈服函数，为应力矢量。本专利技术有效考虑岩溶地基极限承载力的流动法则约束条件，为后续构建岩溶地基极限承载力的三维数值模拟模型提供数据支持，有助于提升数值模拟结果的准确度。
7、可选地，所述获取所述岩溶地基极限承载力的约束条件，包括：
8、
9、其中，为全局坐标系与局部坐标系之间的坐标转换矩阵，为在全局坐标系下规定的速度分布，为已知的速度在不同方向的分量。本专利技术有效考虑速度场边界条件，将速度场边界作为岩溶地基极限承载力的约束条件之一，为构建三维数值模拟模型提供数据支持，增强了三维数值模拟模型的数值模拟结果的准确性和可靠性。
10、可选地，所述构建所述岩溶地基极限承载力的目标函数，包括：
11、
12、其中，表示求外载荷的最小值，为作用于单元上的外载荷，为应力矢量，表示转置，为单元的相容矩阵，为连续的速度矢量，为连续的系数向量，为不连续的系数向量，为不连续的速度矢量。本专利技术建立岩溶地基极限承载力的目标函数，为三维数值模拟模型的构建提供支持，提升分析结果的全面性和准确度。
13、可选地，所述基于所述三维数值模拟模型得到所述岩溶地基极限承载力的数值模拟结果，包括：基于所述三维数值模拟模型获取所述岩溶地基极限承载力与顶板厚度的变化关系；依据所述三维数值模拟模型构建所述岩溶地基极限承载力与所述岩溶地基的溶洞尺寸的变化关系；根据所述三维数值模拟模型获得所述岩溶地基极限承载力与岩体凝聚力的变化关系；利用所述三维数值模拟模型得到所述岩溶地基极限承载力与所述岩溶地基的岩体内摩擦角的变化关系。本专利技术利用三维数值模拟模型，系统性分析了岩溶地基极限承载力与顶板厚度、溶洞尺寸、岩体凝聚力及岩体内摩擦角的变化关系，提高了分析岩溶地基极限承载力的准确性，为评估岩溶地基的稳定性提供了科学依据，有助于对岩溶地基的工程建设进行优化设计。
14、可选地，所述获取所述岩溶地基极限承载力的相似模型试验，包括：获取与所述岩溶地基的原型岩体性能相似的相似试验材料；对所述相似试验材料进行配比制作得到与所述岩溶地基的原型岩体性能相似的模拟试验样品；依据所述模拟试验样品构建所述岩溶地基的岩溶地基物理模型；基于所述岩溶地基物理模型建立分析所述岩溶地基极限承载力的相似模型试验。本专利技术通过获取相似试验材料并精准配比制作模拟试验样品，构建了与岩溶地基原型岩体性能相近的岩溶地基物理模型，基于岩溶地基物理模型开展的相似模型试验，为分析岩溶地基极限承载力提供了直观、可靠的实验数据，有效降低了风险与成本，提升了研究结果的准确性和可靠性。
15、可选地，所述依据所述相似模型试验对所述岩溶地基极限承载力进行分析获得模型试验结果，包括：依据所述相似模型试验得到所述岩溶地基物理模型的载荷与顶板位移之间的变化关系；根据所述相似模型试验获得所述岩溶地基物理模型的载荷与应变之间的变化关系。本专利技术通过相似模型试验，精确获取了岩溶地基物理模型的载荷与顶板位移、载荷与应变之间的变化关系，为深入理解分析岩溶地基物理模型的力学响应提供了有效的数据支持。
16、可选地，所述结合所述数值模拟结果与所述模型试验结果对所述岩溶地基极限承载力进行分析，包括：将所述数值模拟结果与所述模型试验结果进行对比分析得到对比结果；基于所述对比结果对所述岩溶地基极限承载力进行分析。本专利技术将数值模拟结果与模型试验结果进行对比分析，能够综合校验岩溶地基极限承载力的计算准确性，提升分析结果的可信度，确保了分析结果的全面性和科学性，为分析岩溶地基极限承载力提供了理论基础。
17、第二方面，本专利技术提供了一种岩溶地基极限承载力分析系统，所述系统执行本专利技术提供的一种岩溶地基极限承载力分析方法，所述系统包括输入设备、输出设备、处理器和存储器，其增益在于：本专利技术所集成的硬件设施拥有优良的性能，所述输入设备、输出设备、处理器和存储器之间相互连接，各个部件间信息传递流畅，通过多个硬件设施交互作用，构建起一个高效的信息处理系统。本专利技术结合三维数值模拟模型与相似模型试验对岩溶地基极限承载力进行有效分析，两种方法进本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种岩溶地基极限承载力分析方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的岩溶地基极限承载力分析方法，其特征在于，所述获取岩溶地基极限承载力的三维数值模拟模型，包括：
3.根据权利要求2所述的岩溶地基极限承载力分析方法，其特征在于，所述获取所述岩溶地基极限承载力的约束条件，包括：
4.根据权利要求2所述的岩溶地基极限承载力分析方法，其特征在于，所述获取所述岩溶地基极限承载力的约束条件，包括：
5.根据权利要求2所述的岩溶地基极限承载力分析方法，其特征在于，所述构建所述岩溶地基极限承载力的目标函数，包括：
6.根据权利要求1所述的岩溶地基极限承载力分析方法，其特征在于，所述基于所述三维数值模拟模型得到所述岩溶地基极限承载力的数值模拟结果，包括：
7.根据权利要求1所述的岩溶地基极限承载力分析方法，其特征在于，所述获取所述岩溶地基极限承载力的相似模型试验，包括：
8.根据权利要求7所述的岩溶地基极限承载力分析方法，其特征在于，所述依据所述相似模型试验对所述岩溶地基极限承载力进行分析获得模
9.根据权利要求1所述的岩溶地基极限承载力分析方法，其特征在于，所述结合所述数值模拟结果与所述模型试验结果对所述岩溶地基极限承载力进行分析，包括：
10.一种岩溶地基极限承载力分析系统，其特征在于，系统包括输入设备、输出设备、处理器和存储器，所述输入设备、输出设备、处理器和存储器之间相互连接，其中，所述存储器用于存储计算机程序，所述计算机程序包括程序指令，所述处理器被配置用于调用所述程序指令，执行如权利要求1-9任一项所述的岩溶地基极限承载力分析方法。
...【技术特征摘要】
1.一种岩溶地基极限承载力分析方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的岩溶地基极限承载力分析方法，其特征在于，所述获取岩溶地基极限承载力的三维数值模拟模型，包括：
3.根据权利要求2所述的岩溶地基极限承载力分析方法，其特征在于，所述获取所述岩溶地基极限承载力的约束条件，包括：
4.根据权利要求2所述的岩溶地基极限承载力分析方法，其特征在于，所述获取所述岩溶地基极限承载力的约束条件，包括：
5.根据权利要求2所述的岩溶地基极限承载力分析方法，其特征在于，所述构建所述岩溶地基极限承载力的目标函数，包括：
6.根据权利要求1所述的岩溶地基极限承载力分析方法，其特征在于，所述基于所述三维数值模拟模型得到所述岩溶地基极限承载力的数值模拟结果，包括：
7.根据权...
【专利技术属性】
技术研发人员：许汉华，刘文连，眭素刚，李泽，蒙彦，李景瑞，黄震，李艳林，俞缙，程先锋，聂闻，和祥，陈亚乾，孔秋平，聂利超，
申请(专利权)人：中国有色金属工业昆明勘察设计研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：
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