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开挖模拟在数值流形方法中的实现

岩土力学 2010年第9期31卷 2951-2957页

作者：焦健乔春生徐干成北京交通大学土木建筑工程学院北京100044 空军工程设计研究局北京100068

针对数值流形方法特有的覆盖剖分方式,提出了一种模拟岩土工程中开挖过程的算法。该算法采取某种措施,在覆盖剖分过程中将开挖面视为特殊的不连续面,这种不连续面将其所在的数学网格剖分成不同的流形单元,但却不对所在的数学覆盖作剖分... 详细信息

针对数值流形方法特有的覆盖剖分方式,提出了一种模拟岩土工程中开挖过程的算法。该算法采取某种措施,在覆盖剖分过程中将开挖面视为特殊的不连续面,这种不连续面将其所在的数学网格剖分成不同的流形单元,但却不对所在的数学覆盖作剖分。这样,开挖面两侧虽分属不同的流形单元,但开挖面两侧同一数学网格内的流形单元却具有相同的物理覆盖。采用该算法,无需对开挖面处的单元进行特殊处理,可在整个分析域采用统一的网格形式;同时,打破了原有数值流形方法的限制,将开挖面的位置完全当作连续介质来处理,避免了因将其视为不连续面而产生的误差。验证了算法的可靠性后,将其应用于某假想隧道的开挖模拟,计算结果表明该算法具有一定的应用前景。

关键词：数值流形方法覆盖剖分开挖模拟开挖释放荷载

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数值流形方法的阻尼、收敛准则以及开挖模拟

岩土工程学报 2012年第11期34卷 2011-2018页

作者：位伟姜清辉周创兵武汉大学土木建筑工程学院湖北武汉430072 水资源与水电工程科学国家重点实验室湖北武汉430072

数值流形方法采用动态松弛法求解准静力学问题,能量耗散机制不清楚。通过引入黏性和自适应两种阻尼吸收系统产生的动能,基于最小势能原理建立了考虑阻尼力影响的总体平衡方程。提出了模拟岩体分期开挖的数值流形方法,将开挖面视为特殊... 详细信息

数值流形方法采用动态松弛法求解准静力学问题,能量耗散机制不清楚。通过引入黏性和自适应两种阻尼吸收系统产生的动能,基于最小势能原理建立了考虑阻尼力影响的总体平衡方程。提出了模拟岩体分期开挖的数值流形方法,将开挖面视为特殊的不连续面,根据开挖时序设置开挖面上接触点的状态,以达到模拟分步开挖的目的,给出了相应的迭代计算格式,并定义了位移和加速度收敛准则用以判断计算过程中系统是否达到新的平衡状态。数值算例结果表明,改进后的数值流形方法具有良好的收敛性能,其计算结果与解析解以及离散元是吻合的。

关键词：数值流形方法阻尼开挖模拟收敛准则

糯扎渡水电站1^#导流隧洞三维非线性有限元开挖模拟分析

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岩土力学 2008年第12期29卷 3393-3400页

作者：周家文徐卫亚童富果褚卫江张宗亮刘兴宁河海大学岩土工程研究所南京210098 国电昆明勘测设计研究院昆明

糯扎渡水电站1#导流隧洞开挖经过F3断层,开挖过程中,F3断层影响带附近的岩体力学参数直接控制着围岩的变形和应力分布。为了评判后续Ⅱ,Ⅲ层开挖围岩的稳定性,首先利用隧洞第Ⅰ层开挖的位移监测数据反演出F3断层附近围岩的岩体力学参数... 详细信息

糯扎渡水电站1#导流隧洞开挖经过F3断层,开挖过程中,F3断层影响带附近的岩体力学参数直接控制着围岩的变形和应力分布。为了评判后续Ⅱ,Ⅲ层开挖围岩的稳定性,首先利用隧洞第Ⅰ层开挖的位移监测数据反演出F3断层附近围岩的岩体力学参数和初始地应力场;然后,利用反演得到的初始地应力场和岩体力学参数进行Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ层开挖模拟分析,得到了F3断层附近围岩的应力变形情况。计算结果表明:随着开挖的不断进行,隧洞F3断层周围岩体的约束逐渐解除,围岩的应力逐渐增大,隧洞周边的位移也不断增大,并且隧洞周围应力变形在F3断层中心区域有明显的错动现象,说明F3断层对隧洞的开挖影响比较大,有必要对此区域后期变形加强观测和分析。

关键词：导流隧洞非线性有限元位移反分析开挖模拟

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大跨度公路隧道分层法开挖模拟

公路 2011年第5期56卷 228-231页

作者：马旭东郝哲沈阳建筑大学土木学院沈阳市110168 沈阳大学建筑工程学院沈阳市110044

综合大跨度隧道特点和工程地质条件,对现场隧道的开挖过程进行了数值模拟分析,得到了不同开挖阶段的应力和位移分布情况,探讨了大跨度隧道施工过程控制的关键环节。结果表明,分层法在该级围岩条件下是合理的,而开挖支护方法的选择保证... 详细信息

综合大跨度隧道特点和工程地质条件,对现场隧道的开挖过程进行了数值模拟分析,得到了不同开挖阶段的应力和位移分布情况,探讨了大跨度隧道施工过程控制的关键环节。结果表明,分层法在该级围岩条件下是合理的,而开挖支护方法的选择保证了隧道施工安全。

关键词：大跨度隧道分层法开挖模拟

基于ADINA的深基坑开挖模拟及支护方案优化设计

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基于ADINA的深基坑开挖模拟及支护方案优化设计

作者：李宇河海大学

学位级别：硕士

基坑工程一直存在着经济与安全的问题,其根本原因是由它在整个基础工程中所起的特殊作用决定的,目前有许多业内人士在做这方面的工作,并提出了很多有意义的模拟及优化设计方法。本文分析了基坑工程的发展与研究现状,提出并解决了基坑有... 详细信息

基坑工程一直存在着经济与安全的问题,其根本原因是由它在整个基础工程中所起的特殊作用决定的,目前有许多业内人士在做这方面的工作,并提出了很多有意义的模拟及优化设计方法。本文分析了基坑工程的发展与研究现状,提出并解决了基坑有限元模拟中存在的一些问题,在此基础上,基于大型有限元计算程序ADINA对无支护下基坑边坡和基坑支护结构体系得受力及变形进行了分析研究,并对支护结构的优化设计给出有意义的建议。本文结合工程实例,运用大型有限元计算软件ADINA,建立了基坑开挖过程的三维模型,分析了基坑开挖过程中无支护开挖和支护开挖两种工况下基坑侧边长度方向和深度方向基坑壁变形分布规律;初步探讨了支护结构单元的协同作用以及土与支护结构的相互作用问题。研究结果表明,基坑开挖与支护是一个与基坑周围土体及支护结构性质密切相关的复杂的三维空间问题。基坑开挖与支护过程中土体、支护结构的空间作用效应以及两者的空间协同作用对于基坑性状的影响是显著的;同时,也验证了ADINA有限元分析软件是基坑工程分析的一个强大工具,在岩土工程问题分析中具有广泛的应用前景。基于ADINA有限元分析软件对工程实例建立二维模型,对锚杆的参数变化对基坑稳定性的影响进行了分析,对基坑工程中支护放置位置给出了优化设计。文中在其余参数不变的情况下,改变锚杆的长度、倾角、位置以及排距分别编制二维有限元开挖程序,结果比较明显,长度以及排距直接影响基坑开挖的水平最大位移,而倾角则存在一个最佳范围,锚杆位置也不宜过高或过低,这也为今后的基坑设计和施工提供了一些比较有价值的参考数据。

关键词：基坑工程有限元开挖模拟桩锚支护土钉支护优化设计

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盾构隧道的开挖模拟及地震反应数值分析

防灾减灾工程学报 2007年第3期27卷 284-289页

作者：沈慧迟世春大连理工大学海岸与近海工程国家重点实验室辽宁大连116024

由于盾构隧道掘进的特殊施工工艺,使开挖模拟的数值计算存在着诸多难以量化的因素。采用应力释放法模拟盾构隧道的开挖,在衬砌和土体之间设置等代层单元模拟盾构施工的影响,求得竣工期的应力场和位移场。在静力计算基础上运用动力有限... 详细信息

由于盾构隧道掘进的特殊施工工艺,使开挖模拟的数值计算存在着诸多难以量化的因素。采用应力释放法模拟盾构隧道的开挖,在衬砌和土体之间设置等代层单元模拟盾构施工的影响,求得竣工期的应力场和位移场。在静力计算基础上运用动力有限元时程分析法,采用粘性人工边界条件,分析了隧道衬砌在地震过程中的最大响应。其结果和规律可为一般的盾构隧道地震反应分析提供借鉴。

关键词：盾构隧道开挖模拟地震反应三维非线性有限元粘性边界