(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211056606.8 (22)申请日 2022.08.31 (71)申请人 中国长江三峡集团有限公司 地址 100038 北京市海淀区玉渊潭南路1号 (72)发明人 李洲　王良友　张炜　代加林　 翟汉波　于光明　杜梦蛟　赵雄　 傅广泽　 (74)专利代理 机构 北京三聚阳光知识产权代理 有限公司 1 1250 专利代理师 李博洋 (51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01) G06F 17/16(2006.01) G06F 17/18(2006.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 基于边界面模 型的土体状态数据预测方法、 装置和设备 (57)摘要 本发明公开了一种基于边界面模型的土体 状态数据预测方法、 装置和设备， 该方法首先对 每个增量步进行子增量步划分， 基于当前子增量 步的步长和初始土体状态数据进行八次应力试 算， 得到八组土体增量数据； 然后对八组土体增 量数据进行加权求和， 得到当前子增量步结束时 的结束土体状态数据； 之后基于结束时土体状态 数据和八组土体增量数据计算局部截断误差； 若 局部截断误差不小于预设阈值， 则缩小当前子增 量步的步长， 并返回基于当前子增量步的步长和 初始土体状态数据进行八次应力试算的步骤， 重 新计算。 本发明提供的技术方案， 进一步提高了 各个子增量步的截断误差控制精度， 从而进一步 提高了土体状态数据的计算 准确度。 权利要求书3页 说明书13页 附图4页 CN 115270515 A 2022.11.01 CN 115270515 A 1.一种基于边界面模型的土体 状态数据预测方法， 其特 征在于， 所述方法包括： 对当前增量 步进行子增量 步划分， 并获取当前子增量 步的初始土体 状态数据； 基于当前子增量步的步长和所述初始土体状态数据进行八次应力试算， 得到八组土体 增量数据， 所述土体增量数据中包括应力增量和内变量增量； 计算所述初始土体状态数据与目标土体增量数据的和， 得到当前子增量步结束时的结 束土体状态数据， 所述目标土体增量数据是基于所述八组土体增量数据进 行加权求和的结 果； 基于所述结束土体状态数据和所述八组土体增量数据计算局部截断误差， 并判断所述 局部截断误差是否小于预设阈值； 若所述局部截断误差不小于所述预设阈值， 则缩小所述当前子增量步的步长， 并返回 所述基于当前子增量步的步长和所述初始土体状态数据进 行八次应力试算的步骤， 重新计 算。 2.根据权利要求1所述的方法， 其特征在于， 所述基于当前子增量步的步长和所述初始 土体状态数据进行八次应力试算， 得到八组土体增量数据， 包括： 基于当前子增量 步的步长计算当前子增量 步的应变增量； 若当前是第一次应力试算， 则基于所述初始土体状态数据中的应力值、 内变量值和所 述应变增量计算得到应力增量， 并基于所述初始土体状态数据与硬化准则计算得到内变量 增量； 若当前不是第 一次应力试算， 则将所述初始土体状态数据中应力值和内变量值分别与 融合应力增量和融合内变量增量对应相加， 并利用相加后的应力值、 内变量值和所述应变 增量计算本次试算的应力增量， 所述融合应力增量和所述融合内变量增量分别是前面每次 应力试算得到的应力增量和内变量增量按照影响比例缩小后的融合 值； 将所述初始土体状态数据中的应变值与影响应变增量相加， 得到调 整后的土体状态数 据， 并利用所述调整后的土体状态数据和硬化准则计算得到本次试算的内变量增量， 所述 影响应变增量是按照所述影响比例缩小后的应 变增量； 其中， 所述影响比例从第二次试算 开始逐次递增， 直至第八次试算 递增为1。 3.根据权利要求2所述的方法， 其特征在于， 计算所述融合应力增量和所述融合内变量 增量的步骤 包括： 将前面每次应力试算得到的应力增量和内变量增量按照影响比例缩小； 将每次应力试算缩小后的应力增量加权 融合得到所述融合应力增量， 并将每次应力试 算缩小后的内变量增量加权融合得到融合内变量增量； 其中， 各次试算对应的融合权 重随试算次数 呈递增顺序。 4.根据权利要求2所述的方法， 其特征在于， 所述影响比例从第二次试算开始逐次递 增， 直至第八次试算 递增为1， 包括： 从第二次试算至第八次试算， 对应的影响比例为 1、 1。 5.根据权利要求1所述的方法， 其特征在于， 所述基于所述结束土体状态数据和所述八 组土体增量数据计算局部截断误差， 包括： 通过下式计算所述局部截断误差，权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 115270515 A 2式中， R(k)表示第k个子增量步的局部截断误差， 表示第n个增量步中第k个子增量 步的结束土体状态数据中的应力值， 表示第n个增量步中第k个子增量步的结束土体 状态数据中的内变量值， Δσ1～Δσ8分别是八组土体增量数据中的应力增量、 Δκ1～Δκ8分 别是八组土体增量数据中的内变量增量， Eσ和Eκ分别是计算中间量。 6.根据权利要求1所述的方法， 其特征在于， 基于所述八组土体增量数据加权求和得到 所述目标土体增量数据的步骤 包括： 通过下一子增量步的预测应力值对当前子增量步初始土体状态数据中的应变值和应 力值进行泰勒展开， 并对比同类项系 数确定八组土体增量数据的目标权重集合， 所述 目标 权重集合中同种增量的权 重值的和为1； 利用所述目标权重集合与 所述八组土体增量数据进行加权求和， 得到所述目标土体增 量数据。 7.根据权利要求1所述的方法， 其特 征在于， 所述方法还 包括： 若所述局部截断误差小于所述预设阈值， 则将所述结束土体状态数据作为下一子增量 步的初始土体状态数据进行迭代计算， 直至当前增量步的步长被多个子增量步划分完毕， 并将最后一个子增 量步的结束土体状态数据作为当前增 量步的结束土体状态数据进行保 存。 8.一种基于边界面模型的土体 状态数据预测装置， 其特 征在于， 所述装置包括： 初始化模块， 用于对当前增量步进行子增量步划分， 并获取当前子增量步的初始土体 状态数据； 试算模块， 用于基于当前子增量步的步长和所述初始土体状态数据进行八次应力试 算， 得到八组土体增量数据， 所述土体增量数据中包括应力增量和内变量增量； 土体状态数据预测模块， 用于计算所述初始土体状态数据与目标土体增量数据的和， 得到当前子增量步结束时的结束土体状态数据， 所述目标土体增量数据是基于所述八组土 体增量数据进行加权求和的结果； 误差分析模块， 用于基于所述结束土体状态数据和所述八组土体增量数据计算局部截 断误差， 并判断所述局部截断误差是否小于预设阈值； 步长修正模块， 用于若所述局部截断误差不小于所述预设阈值， 则缩小所述当前子增 量步的步长， 并返回所述基于 当前子增量步的步长和所述初始土体状态数据进行八次应力 试算的步骤， 重新计算。 9.一种基于边界面模型的土体 状态数据预测设备， 其特 征在于， 包括： 存储器和 处理器， 所述存储器和所述处理器之间互相通信连接， 所述存储器中存储有 计算机指 令， 所述处理器通过执行所述计算机指 令， 从而执行如权利要求 1‑7任一项所述的 方法。权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 115270515 A 3