1.一种考虑粘结滑移的隧道支护结构数值模拟方法,其特征在于,所述方法包括以下步骤:通过力学性能试验,确定隧道支护结构中混凝土、钢筋网和钢拱架的材料参数;根据混凝土和钢筋网之间的粘结滑移关系,以及混凝土和钢拱架之间的粘结滑移关系选取粘结滑移本构;根据隧道支护结构构建包含钢筋混凝土梁的有限元分析模型,所述钢筋混凝土梁与所述隧道支护结构中混凝土、钢筋网和钢拱架的相对分布位置一致;将塑性损伤模型赋值于所述有限元分析模型;将接触单元作为粘结滑移层插入到所述有限元分析模型的混凝土与钢筋网之间,并将接触单元插入到所述有限元分析模型的混凝土和钢拱架之间;确定所述接触单元与所述有限元分析模型中混凝土的总接触面积;在所述有限元分析模型的跨中设置采用离散单元模拟的跨中垫块,以及在所述有限元分析模型的左右边界设置采用离散单元模拟的边界垫块;约束所述边界垫块全部方向的自由度,约束所述跨中垫块除竖直方向外的全部方向的自由度;对所述跨中垫块施加竖向位移载荷直至所述接触单元的粘结滑移作用失效;在所述接触单元达到预设的损伤标准后,根据所述接触单元的损伤面积与所述总接触面积计算出损伤判定标准值;根据所述损伤判定标准值对隧道是否失稳进行评估。
2.根据权利要求1所述一种考虑粘结滑移的隧道支护结构数值模拟方法,其特征在于,约束所述边界垫块全部方向的自由度包括:将所述边界垫块与所述有限元分析模型之间的接触面法向设置为硬接触,切向设置为粗糙摩擦接触,约束所述边界垫块全部方向的自由度。
3.根据权利要求1所述一种考虑粘结滑移的隧道支护结构数值模拟方法,其特征在于,约束所述跨中垫块除竖直方向外全部方向的自由度包括:将所述跨中垫块与所述有限元分析模型之间的接触面法向设置为硬接触,切向设置为粗糙摩擦接触,约束所述跨中垫块除竖直方向外全部方向的自由度。
4.根据权利要求1所述一种考虑粘结滑移的隧道支护结构数值模拟方法,其特征在于,所述接触单元为COH3D8单元。
5.根据权利要求1所述一种考虑粘结滑移的隧道支护结构数值模拟方法,其特征在于,对所述跨中垫块施加沿竖向位移的载荷直至所述接触单元的粘结滑移失效的步骤包括:对所述跨中垫块施加沿竖向位移的载荷;设置最大拉伸损伤判断数据值为第一判断数据,并设置损伤扩张破坏变量值为第二判断数据;通过所述第一判断数据确定所述接触单元的起始损伤的临界条件;通过所述第二判断数据监测所述接触单元的损伤破坏状态随时间的变化情况;当所述第二判断数据为1时,所述接触单元的粘结滑移作用失效。
6.根据权利要求5所述一种考虑粘结滑移的隧道支护结构数值模拟方法,其特征在于,通过所述第一判断数据确定所述接触单元的起始损伤的临界条件包括:当所述载荷大于0且小于等于所述第一判断数据时,所述接触单元的拉伸应力持续增大且处于未发生拉伸损伤破坏的拉伸加载阶段;当所述载荷大于所述第一判断数据时,所述接触单元进入拉伸破损的起始阶段并触发唤醒所述第二判断数据的开关。
7.根据权利要求5所述一种考虑粘结滑移的隧道支护结构数值模拟方法,其特征在于,通过所述第二判断数据监测所述接触单元的损伤破坏状态随时间的变化情况包括:当所述第二判断数据等于0时,所述接触单元进入拉伸破损状态为零的拉伸破损的起始阶段;当所述第二判断数据大于0且小于1时,所述接触单元发生局部拉伸破损;当所述第二判断数据等于1时,所述接触单元进入拉伸破损状态为1的全面拉伸破损状态,此时所述接触单元的粘结滑移作用失效无法继续承受应力。
8.根据权利要求1所述一种考虑粘结滑移的隧道支护结构数值模拟方法,其特征在于,通过所述接触单元的损伤面积除以所述总接触面积得到所述损伤判定标准值。