岩体初始地应力场对地下洞室围岩变形及应力的影响

基于施工力学的分析方法,建立了地下洞室开挖仿真计算的有限元列式、施工过程中岩体初始地应力场的释放上的卸荷是影响洞室稳定的主要因素,结合工程实例计算,分析了初始地应力场对地下洞室围碉变莆、应力的影响,结果表明,岩体的初始应力场侧向应力分量愈大,洞室侧墙内缩位移愈大而环向压力测有所减小,并使得顶拱沉降位移减小,环向压应力增大。     

确定矿山巷道初始地应力方法的研究

本文提出了一种在矿山地区确定初始地应力的新方法。根据本文提出的方法,只要在三个相互交叉的圆形巷道中量出过洞周特定点的直径两端的径向相对位移值,即可计算这些量测巷道所在地段地层的初始地应力。文中给出了算例,并对算例作了验证。木文提出的方法也可为勾划矿山地区初始地应力的分布规律提供有价值的资料,并可用于确定其它地下工程围岩中的初始地应力。     

地下洞室围岩位移量测的优化布置

以常见的圆形和直墙拱形洞室为对象，借助边蜀元方法模拟计算的结果得出不同条件下地下洞室围岩中位移场的分布规律和泊松系数、杨氏模量、初始地应力分布、洞形和尺寸等因素的影响，然后根据使各测线位移量测相对误差为最小的原则，对位移量测仪表布置的优化方案提出了建议。与传统方法相比较，文中提出的方法有较强的理论基础，便于克服主观因素的影响。     

圆形隧洞周边位移和地层压力预报的简便公式

应用本文所提出的公式可计算地层的初始应力和由开挖引起的洞周位移。预报公式所需要的计算数据是一组相邻测点之间的量测位移,这可通过隧洞的施工监控量测而得到。在推导这些预报公式时,著者先应用一系列的有限元和无限元等数值计算方法来模拟洞室的开挖,从而得到大量的“观测数据”。然后综合应用自动回归和解析方法,建立了实用的计算公式。这些公式使用简便且具有良好的精度。     

地下厂房试验洞的粘弹性反分析

结合某地下厂房试验洞量测资料的分析,研究成层各向异性岩体中洞室工程粘弹性问题的反分析方法。反分析计算时采用分层均质模型,将计算区域内各层岩层分别视为均质各向同性体,初始地应力假设成线性分布。有限元分析中,对倾斜成层的岩层、软弱夹层及断层节理等分别划分了单元,以模拟成层岩体的分布特征及其对洞室工程在受力与变形方面所产生的一些各向异性宏观效应。为使计算过程简化,对离洞室较远的地层按地质资料对材料特性参数赋值,通过弹性反分析计算出地层初始地应力;采用三元件模型,建立围岩粘弹性反分析模型,反演求得试验洞相邻围岩的粘弹性参数值。为工程设计与支护提供了可靠的依据。     

应变空间中的非线性位移反分析

本文提出一种基于应变空间弹塑性理论的非线性位移反分析方法,以供地下工程监控设计中进行反馈计算,并可根据现场量测位移求初始地应力。解题采用增量切线变刚度法,程序可在微机上进行。程序中考虑了开挖面空间效应及把围岩与支护分开进行处理。通过对一现场实测工程的计算,证明计算结果与实际吻合较好,程序可供实际应用。     

基于ABAQUS的碾压混凝土重力坝三维非线性静力分析

为更好地解决实际工程中重力坝坝体混凝土材料与坝基岩体应力应变的非线性关系,提出材料非线性有限元分析方法,用于计算坝体的应力.首先运用ABAQUS软件中专门设置的初始地应力平衡步骤对算例坝基地应力进行平衡,验证在重力坝应力分析中施加初始地应力的正确性和精确性;然后运用ABAQUS软件中的混凝土损伤塑性本构模型和扩展Drucker-Prager模型对重力坝进行非线性分析.通过对线性和非线性计算结果进行比较,发现应用非线性有限元法计算的重力坝应力和位移结果要比线性的小,证明有限元的非线性分析更加适用于实际坝体应力分布和位移研究.     

岩土工程中弹塑性反演计算边界元法及其应用

将弹塑性理论的位移反分析边界元方法用于岩土工程施工监控设计的反演计算中,并由所岩体周围的位移计算出初始地应力及岩体弹性摸量.除给出岩土工程中的弹塑性边界元反分析方法以外,还导出了应变空间中表述的弹塑性本构方程,提出了求解非线性方程的近似中点刚度法,它能加速收敛.文中的算例表明提出的计算方法和程序是可行的.     

岩体流变本构模型的辨识及其应用

把初始地应力及一定形状洞室的开挖作为已知输入,洞周不同点在不同时刻的位移实测值作为已知的输出,多次使用最小二乘法及优化技术,建立了一套岩体流变本构模型辨识的理论和方法,并编制了计算机程序,对具有流变性态的任何地下工程岩体,可方便地确定其流变本构模型．     

圆形洞室动态施工中围岩粘弹时变解析分析

针对深埋地下洞室,寻求洞室动态施工中围岩应力及位移场的解析解.在推导中考虑了岩体粘性时效和动态施工对位移影响的耦合作用.将开挖岩体模拟为Maxwell粘弹模型,从基本控制方程出发,导出双向等地应力情况下无限均匀介质中圆形洞室施工过程围岩位移解析解;应力解则由时变力学对应性原理得出.该结果可用于圆形洞室半径任意时变的情况.针对匀速和加速施工情况进一步求解施工至某一时刻结束后的位移粘弹解,定量分析最终形状相同时,不同时变速度和加速度对最终结果的影响,分析了粘性介质中圆洞施工的时径相关性现象.     

大型地下水封洞库施工顺序优化

采用侧压系数法对某大型地下水封洞库地应力进行了反演分析,运用回归反演的初始地应力场对储油主洞室进行了施工开挖分层及施工顺序的优化分析.分析结果表明,储油主洞室分三层和分四层两种开挖方式对岩体位移和塑性区分布范围影响都不大;跳挖开挖方式优于平行开挖和依次开挖方式,在施工工期许可的条件下宜按照跳挖开挖方式进行,各洞室开挖掌子面间距宜控制在40m以上.     

非线性弹性平面位移问题的一组解析解

针对一种复杂的应变能密度函数形式，在平面位移情况下，对定义在初始构形上的超弹性基本方程进行了直接的解析求解．求解过程中完整地保留了非线性偏微分方程组的原始数学形式，未做任何假定及条件简化，以任意函数的泛函形式给出了一组相应问题的位移解析解．作为解答的应用，讨论了斜边固支，两邻边承受线性分布荷载作用的三棱柱平面位移问题，给出了相应问题的解析解．     

流变岩体中支护圆形隧道施工过程的时效理论解

针对水平和竖向地应力不相等的一般地应力条件下圆形隧道的断面开挖、纵向推进及衬砌施工问题,用任意黏弹性模型模拟不同岩石流变特性,用与时间相关的开挖函数模拟隧道断面开挖过程,用虚拟支护力等效纵向开挖效应,并在隧道开挖完成后的任意时刻施加弹性支护.采用复变函数方法和拉普拉斯变换技术给出用复位势表达的边界条件和围岩、衬砌接触位置协调条件,建立关于复位势中待定项系数的方程.通过求解方程确定待定项系数,从而得到开挖与支护整个施工过程任意时刻围岩位移和应力理论解答,并与相同条件下有限元解进行了对比.根据解答分析了围岩位移和应力的分布规律以及衬砌施加时刻对围岩位移和应力的影响.根据现有解析程序,可以形成快速预测隧道施工力学状态的计算机系统,方便、快捷地进行相似工程条件下的初步设计.     

有初始缺陷的结构非线性分析(英文)

本文在等温小变形弹塑性内时本构方程偏量形式的基础上,把初始缺陷视为初始位移,推导出了带有初始几何缺陷的非线性弹塑性问题的有限元方程。可用于分析缺陷对结构非线性弹塑性反应的影响,也可用于带缺陷的非线性问题求解及稳定性分析。文中给出的算例表明本方法是可行有效的。     

地下厂房施工开挖过程的三维数值仿真分析

采用三维非线性有限元方法对某电站地下厂房主洞室施工开挖过程进行数值模拟计算,数值仿真采用ANSYS软件,主要内容包括:施工开挖过程的数值模拟、有限元计算、位移分析、应力分析、屈服区分析和稳定性分析等.基于计算成果,研究地下厂房开挖过程中洞室围岩及岩锚吊车梁的变形状态、应力状态、屈服区分布以及整体稳定性,指出了在设计、施工中的注意事项,为后续施工提供参考.     

应用边界元方法求解地下洞室三维开挖问题

将边界元方法和FORTRAN语言相耦合,完善了三维线弹性无限域问题的边界元方法源程序。利用此程序计算并分析单条地下洞室开挖、双条平行洞室开挖、双条正交隧洞开挖三维应力场和位移场分布,洞室周壁的应力集中系数,洞室周壁的位移变形规律,给出了洞室周壁岩体的稳定性。得到的一些结果可以对实际工程做定性指导。     

地面塌陷对城市地埋管线影响的试验研究及数值分析

首先通过大型土工槽内的地埋管线试验研究,从管线底部砂土的开挖扩洞入手对管线的变形及应变进行测试与分析,模拟了现实中地面塌陷对地埋管线的影响;其次,利用三维有限元模型进行了非线性仿真分析,计算中考虑了扩洞时逐渐杀死相应土体单元的过程,得出的管线位移及应变结果与试验数据吻合良好,该方法为地面塌陷的后果预测与预防提供新的分析途径。     

隧道开挖引发土层变位的经验法分析

为了得到便于工程采用的由于隧道开挖引发深层土体竖向位移和水平位移的简化估算法,本文考虑围岩土性,采取Peck公式基于平面应变原理和岩土体的不可压缩性,经过简单推导得到隧道轴线上方任意土层深度位移的计算表达式.通过与已有工程案例、现有计算理论和有限元结果进行对比研究:表明文章所提出的简化估算法与现场实测数据和有限元模拟结果曲线吻合,验证了计算公式的适用性与可行性;提出了硬黏土地区参数的合理取值范围:φ∈[10°,20°],m∈[0.4,0.5],n∈[0.3,0.7],从而为类似土质的隧道工程提供简单快速的计算方法.     

基于极限分析下限理论的压气储能洞室应力研究

结合极限分析下限法理论和线性规划构建压气储能洞室极限内压值计算模型,探讨不同洞径及埋深的圆形洞室极限内压值变化规律,并以洞室在开挖后及高压气体作用下的静力许可应力场为基础,对洞室稳定性和洞周应变进行分析.     

基于改进的非连续变形方法的洞室围岩稳定性分析

为了更符合实际工程,拓展非连续变形分析(DDA)的应用范围,将DDA中自带的平面应力问题转换为平面应变问题,对平面应变模型进行算法分析,并在VC++平台下程序实现;将岩体DDA方法平面应变模型应用于大型地下洞室开挖,并将模拟结果与已有大型洞室的物理实验结果进行对比。研究结果表明:DDA方法中平面应力模型的改进可行,与物理试验结果吻合度较好;洞室围岩的破坏与开挖的关系密切;DDA方法平面应变模型应用于大型地下工程,可以更好地分析洞室围岩的稳定性。