1.一种基于扩展有限元法的隧道隐伏式缺陷衬砌病害分析方法,其特征在于:包括以下步骤:
基于地质雷达无损检测结果确定隐伏式缺陷几何尺寸,根据无损检测结果、隧道设计图纸及地勘资料,建立表征受隐伏式缺陷隧道衬砌地层-结构有限元网格模型;
对所述的地层-结构有限元网格模型模型施加边界条件,创建索要分析对象的单元集合,对所述的地层-结构有限元网格模型进行受力分析;
划分轻质虚拟材料+弹簧单元耦合作用网格模型,模拟衬砌壁后隧道隐伏式缺陷;
基于扩展有限元法在对所述的地层-结构有限元网格模型中定义衬砌混凝土材料的断裂力学参数,选择所述的衬砌结构为断裂分析区域,计算病害的产生以及不断发展的演变规律;
在所示网格模型建立完成后,通过定义生死单元,模拟隧道开挖、支护、隐伏式缺陷影响,计算出在地层自重应力作用下,衬砌受隐伏式缺陷影响衬砌开裂区域,观测衬砌开裂过程,分析衬砌受力状态,评估衬砌结构安全性。
2.根据权利要求1所述的一种基于扩展有限元法的隧道隐伏式缺陷衬砌病害分析方法,其特征在于,采用gssi公司sir-20地质雷达仪,沿隧道纵向共布置5条测线:拱顶、左拱腰、右拱腰、左边墙、右边墙测线进行无损检测;以5km/h速度匀速移动天线,采用人工触发方式,每10米打一个标记,进行连续测量;采用radan专处理数据,确定隐伏式缺陷范围及几何尺寸。
3.根据权利要求1所述的一种基于扩展有限元法的隧道隐伏式缺陷衬砌病害分析方法,其特征在于,依据现场实测地勘资料及设计图纸确定,建立地层-结构有限元网格模型,所述地层网格模型材料依据摩尔-库仑屈服准则,输入参数包括:密度、弹性模量、泊松比,内摩擦角,剪胀角,内聚力;所述结构有限元模型材料为线弹性材料,输入参数包括:密度、弹性模量、泊松比。
4.根据权利要求1所述的一种基于扩展有限元法的隧道隐伏式缺陷衬砌病害分析方法,其特征在于,轻质虚拟材料+弹簧单元耦合作用网格模型,基于地质雷达无损检测结果,确定隐伏式缺陷网格模型几何尺寸,采用虚拟材料模拟隐伏式缺陷内部填充,输入参数包括:密度、弹性模量、泊松比,参数取值小于等于地层网格模型材料的10%;并采用刚度为1的弹簧单元将所述的轻质虚拟材料与围岩、衬砌进行连接,形成耦合作用模型。
5.根据权利要求1所述的一种基于扩展有限元法的隧道隐伏式缺陷衬砌病害分析方法,其特征在于,对所述的地层-结构有限元网格模型中定义二次衬砌混凝土材料的断裂力学参数,选择所述的二次衬砌结构为断裂分析区域,计算病害的产生以及不断发展的演变规律。
6.根据权利要求1所述的一种基于扩展有限元法的隧道隐伏式缺陷衬砌病害分析方法,其特征在于,地层与衬砌采用tie绑定方式进行连接,允许绑定从面进行调整容差范围内的从节点及约束可能的转动自由度。
7.根据权利要求1所述的一种基于扩展有限元法的隧道隐伏式缺陷衬砌病害分析方法,其特征在于,对所述的地层-结构有限元网格模型中的开挖面、衬砌结构、隐伏式缺陷耦合作用网格模型定义为生死单元;依据开挖→支护→隐伏式缺陷作用以此钝化及激活各网格集合。
8.根据权利要求1所述的一种基于扩展有限元法的隧道隐伏式缺陷衬砌病害分析方法,其特征在于,通过abaqus软件后处理的连续视图或视频方法反映病害的发展及演变规律。