基于極限分析有限元法的隧道穩(wěn)定性研究.pdf

1、穩(wěn)定性問題的研究對于隧道設(shè)計、施工以及理論研究均有重要的指導(dǎo)意義。目前，采用傳統(tǒng)的滑移線法、極限平衡法和極限分析法研究該課題時存在諸多困難，如難以有效考慮復(fù)雜的幾何邊界、荷載以及非均質(zhì)材料等問題。而常用的有限元數(shù)值方法在研究隧道穩(wěn)定性問題時，需要進(jìn)行大量的迭代計算，極為耗時且不易收斂。相比而言，極限分析有限元法是解決上述問題的有效途徑。其實(shí)質(zhì)是采用數(shù)值分析方法求解極限問題，可考慮不同的力學(xué)參數(shù)與復(fù)雜工況，并避開了復(fù)雜的應(yīng)力-應(yīng)變增量迭代

2、過程，直接針對最終的極限狀態(tài)進(jìn)行處理，無需假定破壞模式即可進(jìn)行穩(wěn)定性計算，利用計算機(jī)自動搜索出連續(xù)體破壞時的極限荷載及速度場或應(yīng)力場，具有計算穩(wěn)定、高效、易收斂等特點(diǎn)。為此，本文采用極限分析有限元法，對不同參數(shù)條件下隧道穩(wěn)定性問題進(jìn)行深入探討，具體研究工作如下：
　　(1)從介紹塑性極限理論的基本原理開始，對極限分析有限元法數(shù)值方法的基本內(nèi)容進(jìn)行系統(tǒng)的闡述，涉及單元離散化、數(shù)學(xué)規(guī)劃模型的建立及其優(yōu)化求解、計算機(jī)實(shí)現(xiàn)過程等內(nèi)容。

3、r>　　(2)基于某些合理的計算假定，建立一個可考慮多種因素影響的計算模型；針對不同參數(shù)條件下的隧道穩(wěn)定性問題，利用極限分析有限元法進(jìn)行計算分析，得到穩(wěn)定系數(shù)的相關(guān)計算圖表和經(jīng)驗計算公式，并探討方形隧道的穩(wěn)定性影響因素和破壞模式的形態(tài)特征及其演變規(guī)律，為實(shí)際工程提供參考。
　　(3)參照 Terzaghi地基承載力計算公式，對關(guān)于黏聚力、超載和重力的支護(hù)反力分項系數(shù) N'c、N's、N'γ分別進(jìn)行數(shù)值計算，整理形成相應(yīng)的計算圖表，