粘弹塑性体的三维有限元分析及其在采矿工程中的应用

本文选用广义开尔文体和滨汉姆体相串联的粘塑性力学模型,描述了开挖围岩的瞬变和蠕变应变。基于该模型推导了针对各种屈服准则的粘塑性应变增量的隐式统一式,并编制了三维有限元程序。同时,用参数变换法实现了三维有限元网格划分的计算机化,结合工程实例系统地实现了对岩体工程开挖围岩力学特性的空间模拟,分期开挖及围岩蠕变的计算分析,计算程序可供设计和工程问题研究中参考。     

考虑管土分离的基坑开挖引起邻近地下管线位移分析

在城市建设中,深基坑开挖会对邻近既有地下管线产生较大威胁。目前,基于有限元数值模拟和传统弹性地基梁模型分析方法无法考虑由于管线与土体之间刚度和变形的差异性而造成的管土相互分离现象,使得对于基坑开挖引起管线变形的预测偏于不安全。基于Pasternak弹性地基梁理论,引入管土相互分离计算模型,推导了基坑开挖引起的邻近管线变形计算解析解。参数分析结果表明,管线最大位移随管土分离段长度的增大而增大,且当管线抗弯刚度较小时,土体剪切作用对管线变形影响较大。通过理论计算结果和有限元数值模拟结果及现场实测数据的对比,验证了分析模型的适用性。     

变截面交叉洞室围岩稳定性仿真分析

江坪河水电站放空洞和竖井地质条件复杂,岩层、断层交错,基于大型有限元分析软件ANSYS,采用弹塑性有限元法,对其开挖后的稳定性进行了非线性有限元数值仿真,并根据实际地质情况,模拟了系统锚杆的支护作用.采用Drucker-Prager准则,依据安全系数原理,对洞室不同部位,包括各个不同的岩层稳定性进行了分析,得出了隧洞开挖及支护过程中围岩的稳定性与主应力及其分布规律,并对支护前后洞室围岩的主应力量值和分布深度进行了对比,为洞室开挖的施工过程和开挖后的检测过程提供了重要参考资料.     

开挖工程对岩土体渗透特性影响分析

基于渗流场-应力场耦合理论,分析了开挖工程对岩土体渗透特性的影响,通过算例数值模拟对分析结果进行了验证,并得到了基坑、边坡和地下洞室开挖过程中渗流场中的自由面和溢出点位置和水力梯度的变化规律。结果表明:有限元模型边界条件、岩土体渗透系数、工程开挖均对渗流场分布及流态和研究区域应力分布有较大影响。     

基于遗传算法的浅埋隧道开挖地表沉降神经网络预测

分析了城市浅埋隧道开挖地表沉降的主要影响因素,并建立了基于遗传算法的神经网络浅埋隧道开挖地表沉降预测模型.使用有限元数值模拟正演算法获得神经网络模型学习样本,对模型进行学习训练.该预测模型在某市轻轨隧道地表沉降预测中进行使用,结果表明:基于遗传算法的神经网络对隧道开挖地表沉降的预测是可行的,预测结果比较准确,能较好地指导隧道施工,确保地表建筑物的安全.     

基坑工程数值分析及环境评价

为了研究深大基坑开挖对周围环境的影响,针对基坑的支护方案,采用有限元软件Plaxis进行有限元数值分析,模拟了基坑的整体变形及沉降槽的分布,并分析了基坑开挖的影响范围和稳定性,得出了对工程实践有指导意义的结论.     

含软弱夹层的某公路边坡开挖支护数值模拟分析

基于某含有软弱夹层的公路边坡工程,利用有限元软件对其开挖支护过程进行数值模拟分析,计算考虑了2种不同的开挖工况：1）只开挖不支护;2）开挖并及时支护。研究表明：在开挖未支护时,边坡开挖完成后安全系数小于1,边坡整体都发生很大位移,将沿着软弱夹层带发生破坏;在开挖并及时支护时,边坡位移明显减小,软弱夹层附近塑形变形区得到了有效控制,且开挖完成后安全系数为1．87,满足设计要求。     

深基坑开挖与支护的有限元分析

结合武汉火车站中央网壳施工胎架基础下的地基开挖实例,采用有限元软件Ansys,对地基开挖过程中,地表、边坡以及护坡桩的变形性状进行了数值模拟,用Drucker-Prager弹塑性模型模拟土体特征,采用接触单元模拟土体和护坡桩之间的相互作用,选取合理的参数利用生死单元法模拟土体的开挖过程,从而获得不同开挖阶段的地表沉降、护坡桩以及桩后土体变形规律,为施工和工程设计提供依据。     

区域分解并行有限元计算方法研究

按照区域分解算法"分而治之"的思想,研究了在普通PC机群上实现大规模并行有限元计算的方法.针对PC机群的特点,有限元计算数据采用分布式存储策略,方程组的求解采用并行预处理共轭梯度算法.采用C 语言及MPI消息传递接口开发了基于PC机群的并行有限元计算程序,利用6台计算机对247 871个单元的有限元模型进行了并行求解,并行加速比达到5.26.验证了程序的可靠性和高效性.     

区域分解并行有限元计算方法研究

按照区域分解算法“分而治之”的思想,研究了在普通PC机群上实现大规模并行有限元计算的方法.针对PC机群的特点,有限元计算数据采用分布式存储策略,方程组的求解采用并行预处理共轭梯度算法.采用C++语言及MPI消息传递接口开发了基于PC机群的并行有限元计算程序,利用6台计算机对247871个单元的有限元模型进行了并行求解,并行加速比达到5.26.验证了程序的可靠性和高效性.     

考虑工程桩存在对深基坑变形性状影响的有限元分析

针对基坑计算中存在的问题,分析工程桩的存在时基坑的变形性状,并与不考虑工程桩的存在时的计算结果作比较.考虑到用三维方法计算量非常大,笔者采用平面有限元法.采用轴向刚度等效的方法模拟基坑内存在的工程桩,有限元分析表明,工程桩的存在对基坑变形和支护结构内力产生影响.对深基坑工程中工程桩对基坑变形、周围土体应力场和位移场的影响做较为深入的对比分析.     

土的应力历史对软粘土地基深基坑性状的影响

提出了一种在分步开挖的深基坑工程中计算受超固结影响的饱和粘土强度的方法,得出能同时反映开挖应力路径和应力历史的饱和粘土非线性应力应变关系。通过典型算例的有限元法分析,研究了软粘土深基坑性状及土的应力历史对其性状的影响。     

基于Midas的基坑换撑有限元分析

换撑是基坑施工中的重要技术。通过对上海某地铁基坑换撑时的有限元分析,计算了各换撑工况支护结构的受力及位移情况,确立了施工过程中的最危险工况。     

Numerical analyses of influence of overlying pit excavation on existing tunnels

The response of existing tunnel due to overlying excavation was studied using 2D FEM (Finite element method). Three typical locations of tunnel with respect to excavation, namely at the central line under the excavation bottom, directly under the base of diaphragm wall and outside of diaphragm, were considered. The variation of tunnel response with the change of location of tunnel was analyzed. The stress path of soil surrounding tunnel during the process of excavation was compared. Numerical analysis resul...     

考虑位移和时间的土压力计算方法

根据基坑开挖工程的特点,建立了考虑位移和时间效应的土压力计算公式。其次,提出考虑开挖影响土抗力计算式,然后在ＬＢＡＣＫ弹性地基梁有限元计算程序的基础上,采用考虑位移和时间效应的土压力计算公式对土压力计算程序进行了修改以及对参数反演部分作了相应的修改。最后,在实际工程中进行了实际计算的分析。     

Establishing time-dependent model of deformation modulus caused by bedrock excavation rebound by inverse analysis method

Rock rebound relaxation deformation, or even rock burst, caused by the excavation of dam base and abutment or high rock slope affects their stability and results in the fall of mechanical properties of the rock. So an inverse analysis method was proposed in this paper to establish the time-dependent model of deformation modulus caused by excavation rebound. The basic principle is based on the combination of observed data of the excavation rebound deformation of dam abutment or rock slope, and the calculated rebound deformation by FEM under ground stress at the corresponding time in the excavation process. The norm of the residuals of observed data and calculated data are taken as the objective function. Accordingly, the time-dependent model of bedrock deformation modulus can be established. The method displays its significance in the design of excavation, construction and operation management of dam base and high slope.     

Establishing time-dependent model of deformation modulus caused by bedrock excavation rebound by inverse analysis method

Rock rebound relaxation deformation, or even rock burst, caused by the excavation of dam base and abutment or high rock slope affects their stability and results in the fall of mechanical properties of the rock. So an inverse analysis method was proposed in this paper to establish the time-dependent model of deformation modulus caused by excavation rebound. The basic principle is based on the combination of observed data of the excavation rebound deformation of dam abutment or rock slope, and the calculated rebound deformation by FEM under ground stress at the corresponding time in the excavation process. The norm of the residuals of observed data and calculated data are taken as the objective function. Accordingly, the time-dependent model of bedrock deformation modulus can be established. The method displays its significance in the design of excavation, construction and operation management of dam base and high slope.

     

第三系砂泥岩铁路隧道施工方法对比分析

以牡绥线双丰隧道为背景,采用二维弹塑性有限元分析方法,模拟3种不同的隧道开挖和支护过程,计算围岩和衬砌内力及支护的强度安全系数,研究不同的开挖方法对其结构稳定性和安全系数的影响,选择最优施工方法,为类似的隧道设计与施工提供参考.     

非线性有限元在复合桩支护结构分析中的应用

用非线性有限元法对江门某一采用复合柱支护结构的深基坑开挖过程进行了数值模拟,根据分析结果提出了有关该类深基坑工程设计与施工的建议．