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计算模型的建立过程
日期:2017-4-28 9:04:09 作者:隧道安全监测 来源:本站原创
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1.计算范围的确定

    无论是深埋或浅埋隧道,在力学上都属于半无限空间问题,简化为平面应变阀题时,则为半无限平面问题。从理论上讲,开挖对周围岩体的影响,将随远离开挖部位而逐渐消失(圣维南原理),因此,有限元分析仅需在一个有限的区域内进行即可。确定计算边界,一方面要节省计算费用,另一方面也要满足精度要求。实践和理论分析证明,对于地下洞室开挖后的应力和应变,仅在洞室周围距洞室中心点3-5倍开挖宽度(或高度)的范围内存在实际影响。在3倍宽度处的应力变化一般在lo%以下,在5倍宽度处的应力变化一般在3%以下。所以,计算边界即可确定在3-5倍开挖宽度。在这个边界上,可以认为开挖弓1起的位移为零。此外,根据对称性的特点,分析区域可以取1/21个对称轴)或1/42个对称轴)。

 

2.结构体系离散化

    将岩体与支护结构离散为有限元仅在节点处铰接的单元体的组合是有限单元法的基础。对平面应变问题常采用的有限单元包括线单元和面单元,如图5.3.23。对于隧道结构体系离散化后往往是各种类型单元的组合:二节点和三节点杆单元用以模拟锚杆;二节点和三节点梁单元用以模拟喷射混凝土;三节点和六节点三角形常应变元或四节点、八节点四边形等参单元用以模拟围岩和二次衬砌。因四边形等参单元具有应力变化连续,、精度较高、便于网格划分的优点,采用四边形单元最为适宜。

 

3.边界条件和初始应力

   由于地下工程都是在应力岩体中开挖的,因而数值计算中一般采用内部加载方式计算,即由于开挖而在洞周形成释放荷载,其值等于沿开挖边界上原先的应力并以原来相反的方向作用于开挖边界上。

 

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