1.一种基坑支护特性分析方法,其特征在于,包括:获取目标基坑支护所在土体的渗流参数、力学参数以及状态参数,根据所述状态参数结合弹塑性本构模型构建土体的应力-应变关系;基于预先确定的所述目标基坑支护所在土体的渗流规律,结合所述渗流参数确定所述目标基坑支护所在土体的渗流方程;结合所述应力-应变关系和所述渗流方程,建立土体变形与渗流的流固耦合方程;引入应变张量,并且通过有限差分法将所述流固耦合方程离散化,通过非线性迭代优化算法求解离散化后的流固耦合方程,确定所述目标基坑支护对应的每一增量步的节点位移和孔隙水压力;根据所述孔隙水压力以及所述力学参数计算土体的有效应力;基于所述有效应力和土体强度参数,构建突涌失稳的极限状态方程,并确定所述基坑支护所处状态;基于所述有效应力和土体强度参数,构建突涌失稳的极限状态方程,并确定所述基坑支护所处状态包括:根据孔隙水压力和土体总应力,计算土体的实际接触应力;根据所述实际接触应力和土体强度参数,计算土体的抗剪强度;根据渗流场和土体重度,计算土体的实际剪应力;将抗剪强度和实际剪应力代入突涌失稳准则,得到极限状态方程;根据对所述极限状态方程的求解结果,确定所述基坑支护所处状态,其中,若所述求解结果大于0时,表示抗剪强度大于实际剪应力,处于稳定状态;若所述求解结果小于0时,表示实际剪应力超过抗剪强度,处于突涌失稳状态;构建突涌失稳的极限状态方程包括: ;其中,g(X)表示极限状态方程,X表示影响突涌稳定性的随机变量向量,c表示有效黏聚力,p表示有效应力, 表示有效内摩擦角,γ sub 表示土体在水中的有效重度,i exit 表示实际渗流出口水力坡度。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述土体的渗流参数包括渗透系数、体积压缩系数、孔隙比以及饱和度中至少一种;所述力学参数包括弹性模量、泊松比、内聚力、摩擦角以及剪胀角中至少一种;所述状态参数包括应力状态、应变状态以及硬化参数中至少一种;所述应力状态包括有效应力、过剩孔隙水压力;所述应变状态包括总应变、弹性应变、塑性应变;所述硬化参数包括前期固结压力、塑性体应变。
3.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,根据所述状态参数结合弹塑性本构模型构建土体的应力-应变关系包括:根据平均有效应力、偏应力、临界状态线斜率以及前期固结压力确定土体的屈服面,若屈服面对应的值小于0,则表明土体处于屈服面内,当土体处于屈服面内,根据广义胡克定律计算弹性体应变增量以及弹性剪应变增量,构建土体的应力-应变关系;其中,确定土体的屈服面如下公式所示: ;其中,f表示屈服面对应的值,q表示偏应力,p表示有效应力,p a 表示平均有效应力,p c 表示前期固结压力,M表示临界状态线斜率;根据广义胡克定律计算弹性体应变增量以及弹性剪应变增量包括: ; ;其中, 表示弹性体应变增量, 表示弹性剪应变增量,k表示回弹系数,v表示比体积,G表示剪切模量。
4.根据权利要求3所述的方法,其特征在于,基于预先确定的所述目标基坑支护所在土体的渗流规律,结合所述渗流参数确定所述目标基坑支护所在土体的渗流方程包括: ;其中,ls表示渗透系数张量,▽p表示流体压力,u表示流体速度向量,S表示源项,包括吸附、产生或消耗流体的地下化学反应,p表示有效应力,θ表示孔隙水含量。
5.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,引入应变张量,并且通过有限差分法将所述流固耦合方程离散化,通过非线性迭代优化算法求解离散化后的流固耦合方程,确定所述目标基坑支护对应的每一增量步的节点位移和孔隙水压力包括:根据所述应力-应变关系引入应变张量,采用有限差分法对所述流固耦合方程进行空间和时间离散化;通过非线性迭代优化算法确定离散化后的流固耦合方程对应的残差向量和雅可比矩阵;在保持雅可比矩阵不变的情况下,迭代更新所述残差向量,并判断每次迭代更新的残差向量是否收敛,若所述残差向量收敛,则求解离散化后的流固耦合方程,将得到的解作为每一增量步的节点位移和孔隙水压力。
6.一种基坑支护特性分析系统,用于实现前述权利要求1-5中任一项所述的方法,其特征在于,包括:第一单元,用于获取目标基坑支护所在土体的渗流参数、力学参数以及状态参数,根据所述状态参数结合弹塑性本构模型构建土体的应力-应变关系;基于预先确定的所述目标基坑支护所在土体的渗流规律,结合所述渗流参数确定所述目标基坑支护所在土体的渗流方程;结合所述应力-应变关系和所述渗流方程,建立土体变形与渗流的流固耦合方程;第二单元,用于引入应变张量,并且通过有限差分法将所述流固耦合方程离散化,通过非线性迭代优化算法求解离散化后的流固耦合方程,确定所述目标基坑支护对应的每一增量步的节点位移和孔隙水压力;第三单元,用于根据所述孔隙水压力以及所述力学参数计算土体的有效应力;基于所述有效应力和土体强度参数,构建突涌失稳的极限状态方程,并确定所述基坑支护所处状态。
7.一种电子设备,其特征在于,包括:处理器;用于存储处理器可执行指令的存储器;其中,所述处理器被配置为调用所述存储器存储的指令,以执行权利要求1至5中任意一项所述的方法。
8.一种计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序指令,其特征在于,所述计算机程序指令被处理器执行时实现权利要求1至5中任意一项所述的方法。