1.一种地下洞室临界稳定断面的非线性有限元判别方法,其特征在于,包括:根据实际工程中岩体力学试验,确定岩体应变软化参数;基于所述岩体应变软化参数对岩体本构模型进行二次开发;基于二次开发后的岩体本构模型,构建求解地下洞室临界稳定断面的非线性有限元初始模型;基于二次开发后的岩体本构模型,构建地下洞室临界稳定断面非线性有限元初始计算模型,具体方法包括:根据地下洞室实际开挖工况,构建包含洞室几何、开挖步骤、初始地应力场的地下工程有限元模型;采用过渡网格技术对所述模型进行网格划分,设置相应参数与边界条件;对所述非线性有限元初始模型进行求解,获取各计算时步的模型整体切线刚度;对所述非线性有限元模型进行求解,得到模型计算时步下的整体切线刚度,具体方法包括:通过非线性有限元求解器直接获得整体切线刚度矩阵,当所述非线性有限元求解器无法直接获得整体切线刚度矩阵时,通过开发的脚本自动提取当前状态下的整体切线刚度矩阵,对模型的塑形区面积或特征点位移进行实时监控,当所述塑形区面积或位移大于预设阈值时,则提取后续每个计算时步的所述切线刚度矩阵;基于所述整体切线刚度,计算得到整体切线刚度矩阵的最小特征值;基于所述整体切线刚度,计算得到整体切线刚度矩阵的最小特征值,具体方法包括:调用特征值计算求解器,对每个迭代时步下的整体切线刚度矩阵求解特征值,并将所有的是特征值由小到大排序,获得最小特征值;基于所述最小特征值,对地下洞室临界稳定断面进行判别。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述岩体应变软化参数为岩体材料达到峰值强度后,随着应变的增加,强度逐渐降低时的岩体参数,至少包括软化模量和残余强度。
3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,根据实际工程中岩体力学试验,确定岩体应变软化参数,具体方法包括:根据实际工程中岩体力学试验,获取实际工程中应力-塑性应变曲线,对所述应力-塑性应变曲线进行线性或指数型或分段型软化拟合,得到岩体应变软化参数函数。
4.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,基于所述岩体应变软化参数对岩体本构模型进行二次开发,具体方法包括:利用有限元求解器中用户材料子程序模块中自带的岩体本构模型,对其本构模型进行二次开发,将所述岩体应变软化参数导入本构模型,得到符合工程实际的岩体本构模型。
5.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,基于所述最小特征值,对地下洞室临界稳定断面进行判别,具体方法包括:将所述最小特征值与数值0进行比较,当所述最小特征值大于等于0时,该时步下的洞室则为稳定状态,继续计算下一时步下的最小特征值,若遍历所有计算时步整体切线刚度矩阵后的最小特征值均大于等于0,则说明初始的洞型形状为自稳状态,此时需调整地下洞室临界稳定断面非线性有限元初始计算模型,并重复上述步骤,直至所述最小特征值小于0出现;当所述最小特征值小于0时,该时步计算下的洞室为失稳,其对应的洞室断面状态标记为临界断面状态,生成地下洞室预警信号。
6.一种地下洞室临界稳定断面的非线性有限元判别系统,其特征在于,包括:岩体应变软化参数确定单元、岩体本构模型二次开发单元、地下洞室临界稳定断面构建单元、整体切线刚度获取单元、最小特征值计算单元和临界稳定断面判别单元;其中:岩体应变软化参数确定单元,用于根据实际工程中岩体力学试验,确定岩体应变软化参数;岩体本构模型二次开发单元,用于基于所述岩体应变软化参数对岩体本构模型进行二次开发;用于基于二次开发后的岩体本构模型,构建求解地下洞室临界稳定断面的非线性有限元初始模型;整体切线刚度获取单元,用于对所述非线性有限元模型进行求解,获取对应计算时步下模型整体切线刚度;最小特征值计算单元,用于基于所述整体切线刚度,计算得到整体切线刚度矩阵的最小特征值;临界稳定断面判别单元,用于基于所述最小特征值,对地下洞室临界稳定断面进行判别。
7.一种电子设备,其特征在于,包括:一个或多个处理器;存储器,用于存储一个或多个程序;当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行,使得所述一个或多个处理器实现如权利要求1至5中任一所述判别方法。