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申请/专利权人：中铁建设集团华北工程有限公司;中铁建设集团有限公司

摘要：本发明提供一种泥浆消纳植桩承载力分析方法及系统，本发明通过获取地质勘测数据，基于所述地质勘测数据构建泥浆消纳植桩区域的三维地质模型，其中，所述三维地质模型包括泥浆、土体和植桩在内的三维复杂模型；将所述三维地质模型离散化，得到多个模型小单元；确定各模型小单元对应的材料特性和初始条件，并基于所述材料特性和初始条件对模型小单元进行多尺度数值模拟计算，以对各模型小单元求解，得到承载力信息，通过材料特性和初始条件，基于这些条件对模型小单元进行求解，得到的承载力信息通过模拟过程中得到的多尺度物理量来体现，从而对结构的性能和稳定性进行评估。

主权项：1.一种泥浆消纳植桩承载力分析方法，其特征在于，包括：获取地质勘测数据，基于所述地质勘测数据构建泥浆消纳植桩区域的三维地质模型，其中，所述三维地质模型包括泥浆、土体和植桩在内的三维复杂模型；将所述三维地质模型离散化，得到多个模型小单元；确定各模型小单元对应的材料特性和初始条件，并基于所述材料特性和初始条件对模型小单元进行多尺度数值模拟计算，以对各模型小单元求解，得到承载力信息；确定各模型小单元对应的材料特性和初始条件，并基于所述材料特性和初始条件对模型小单元进行多尺度数值模拟计算，以对各模型小单元求解，得到承载力信息的步骤，包括：利用有限元分析和流体力学对所述模型小单元进行分析，其中，在有限元分析中，每个模型单元将被分配材料特性和初始条件，然后根据所选择的有限元方法进行离散求解，通过求解局部微分方程和施加边界条件来计算出消纳植桩内部的应力、应变和变形情况，其中，利用有限元分析和流体力学对所述模型小单元进行分析的步骤，包括：利用流体力学分析所述模型小单元时，利用CFD模拟泥浆在土体孔隙中的流动和扩散过程，包括根据纳维-斯托克斯方程和质量守恒方程确定泥浆在孔隙中的流动情况，其中，泥浆在孔隙中的流动情况表达式如下：利用流体力学分析所述模型小单元时，利用CFD模拟泥浆在土体孔隙中的流动和扩散过程，包括根据纳维-斯托克斯方程和质量守恒方程确定泥浆在孔隙中的流动情况，其中，泥浆在孔隙中的流动情况表达式如下： ；其中，为泥浆密度，为速度场，为压力场，H为泥浆粘度，为重力加速度；引入古代模型修改纳维-斯托克斯方程，以描述泥浆在土体孔隙中的流动和扩散过程，其中，古代模型将流体的粘度与剪切速率关联，其表达式为： ；其中，是流体的动力粘度，是流体的流动指数，是古代指数，是速度场的剪切率；然后，将固体颗粒视为另一种相，并在流体相和颗粒相之间建立耦合关系，得到修改后的纳维-斯托克斯方程如下所示： ；其中，是泥浆密度，是速度场，是压力场，是流体的动力粘度，是速度梯度张量，是重力加速度；另外，颗粒相的运动通过牛顿第二定律来描述的表达式如下： ；其中，是颗粒的质量，i是颗粒的速度，是由流体对颗粒的拖曳力，是重力对颗粒的作用力；其次，利用流体力学分析所述模型小单元时，离散化的模型单元将被用来表示流体域的空间网格，速度、压力和其他流体参数在这些模型单元之间进行插值，并在每个模型单元内求解流体流动和传输方程，以模拟泥浆在土体孔隙中的流动和扩散过程。

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