有压隧洞衬砌与围岩相互作用数值模拟分析

通过建立有限元计算模型,运用荷载分级、变刚度迭代非线性有限元法,系统研究了有压隧洞衬与围岩之间的相互作用,探讨限锚杆支护、衬砌与围岩之间接缝大小和接触角变化对衬砌、围岩承载能力的影响,根据建立的模型,对一隧洞工程进行了三维非线性有限元计算,获得了一些具有工程指导意义的结论。     

铁路隧道围岩与衬砌相互作用有限元分析

借助于荷载-结构模型,研究了铁路隧道复合衬砌承载水压力的受力情况。通过分析表明,衬砌中的初期支护和二次衬砌一般要共同承担荷载,二次衬砌的受力往往大于初期支护的受力,而且在初期支护与二次衬砌间存在不均匀压力。由此可见在设计时合理考虑衬砌结构间的荷载分配比例是很有必要的。     

桩-土界面的数值模拟与单桩Q-S曲线的数值分析

回顾和总结了平面接触问题经典无厚度Goodman界面单元法的主导思想,针对竖向受力承载单桩的Q-S曲线数值分析模型给出了一种轴对称等参无厚度界面元,以模拟两者的相互接触界面。利用所建立的桩-土数值模型对一实际工程的大直径承载桩的Q-S实测曲线进行了数值模拟分析和预测,并且利用数值实验技术对不同接触条件下的单桩Q-S曲线特征进行了数值分析,获得了一些有益的结论。     

轴对称地下结构物与土之间界面单元的有限元分析

本文从轴对称的地下结构物与土共同作用的物理模型出发,基于Goodman节理单元应力、应变线性分布的力学模型,推导出轴对称问题中界面单元的应变矩阵,单元应力矩阵,单元刚度矩阵及单元等效结点力转换矩阵。并举实例证明应用该方法计算结果与实测值较符合。     

水工隧洞检修期衬砌与围岩联合承载作用机理

衬砌与围岩是水工隧洞的主要组成部分,外水压力是其承担的主要荷载之一.结合某水电站工程实例,建立其发电引水隧洞的有限元数值分析模型,针对衬砌与围岩有条件联合承载作用特征,对衬砌外围岩变形模量进行折减以反映围岩的作用,并引入具有一定抗拉强度的薄层单元量化反映衬砌与围岩有条件联合承载能力.结果表明:与衬砌完全单独承载外水压力计算结果相比,围岩在承担外水压力中的作用不容忽视,且随着外围岩体变形模量的增加,其所分担的外水压力越大;采用薄层单元量化后,衬砌与围岩的联合承载机理更为明确,薄层单元开裂前,围岩承担外水压力较多,薄层单元开裂后,衬砌承担外水压力较多,因而要确保回填灌浆和固结灌浆质量,以提高衬砌与围岩联合承载能力.     

含水层加固后井壁与围岩相互作用的数值分析

用有限元法对含水层注浆加固前后井壁竖直附加力的大小及其变化规律进行了深入分析和研究,得出了注浆加固宽度、加固距离、含水层固结压缩量等参数与井壁附加力及其折减率的关系．结果表明,井壁附加力折减率与含水层加固宽度呈线性关系;与加固距离呈二次非线性关系,加固宽度一定时,存在一个最佳加固距离;井壁附加力折减率与含水层疏水压缩过程无关．     

砼压模剪切实验与数值分析

应用压模剪切加载方法对混凝土的Ⅱ型断裂破坏进行了实验和数值研究。计算了此加载下砼的Ⅱ型断裂韧度，对此加载下混凝土试件的裂纹扩展方式，断口形貌及裂纹尖端和两裂尖韧带上的应力分布进行了详细的分析，。认为压模剪切试件能有效抑制张拉裂纹的扩展，实现砼的Ⅱ型破坏。     

增量变刚度法在铸件凝固过程数值模拟中的应用

目的　开发铸件凝固过程位移场数值模拟程序 .方法　采用有限元增量变刚度法计算位移场 .结果　对实际铸件进行模拟 ,结果与理论分析一致 .结论　本研究工作是进一步模拟应力场和进行热裂预测的基础 .     

深埋输水隧洞断层破碎带衬砌外水压力三维数值模拟研究

深埋输水隧洞常承受较高外水压力,可能导致衬砌结构破坏与外水内渗情况,隧洞衬砌结构设计中考虑高外水压力作用的影响至关重要。建立了灌浆圈-衬砌界面的应力渗流耦合接触界面模型,探讨了灌浆圈厚度、灌浆圈渗透系数和排水孔入岩深度对外水压力的影响规律。结果表明：灌浆圈的厚度增大时,衬砌承受的外水压力减小;灌浆圈渗透系数对外水压力的影响较小;当排水孔入岩深度增大时,衬砌承受的外水压力减小。研究结果可为深埋输水隧洞灌浆圈、排水孔的设计提供优化方案。     

地下隧道-土体非线性动力相互作用的FE-IE-INE模型的研究

在考虑了土与结构的相互作用的基础上,采用FE—IE—INE模型来模拟土体的分层性、非线性以及土体和钢筋混凝土之间的滑移、拉裂、嵌入及土体的半无限边界．阐述了接触元建立的方法;推导了平行无限元的单元刚度矩阵方法以及无限元单元刚度矩阵组装成总体刚度矩阵的原理,通过对一双洞口矩形截面隧道的地震反应进行分析,为地下结构的抗震设计提供参考意见．     

地下高压岔管洞室稳定及衬砌损伤开裂分析

根据围岩和混凝土破坏原理，提出了围岩和混凝土损伤开裂的三维非线性有限元计算方法．给出了混凝土衬砌开裂后裂缝宽度的估算公式，并对实际工程进行了分析计算．探讨了高压岔管受力和破坏的一些基本特性．     

桩与桩侧土之间的非线性滑移破坏的数值分析

根据桩与桩侧土的非线性剪切特征，采用接触单元来模拟桩与桩侧土之间的非线性滑移破坏，运用虚位移原理推导了桩-土三维等厚度接触元的单元刚度矩阵，较好地模拟桩与桩侧土之间的非线性滑移破坏。既考虑了剪力的传递，又考虑了相对位移，同时也研究了桩长、桩体弹性模量和桩径对桩轴力分布的变化规律的影响。通过实例计算，分析得到一些有益的结果：增加桩长可减少桩的端阻力；对于短桩，提高桩体弹模，虽然能提高桩体刚度，但对提高桩端阻力的影响较小；而对于超长桩，增大桩体弹性模量能增大桩轴力；不管短桩还是长桩，随着桩径的增加，桩轴力都在减少．实例表明，采用适当的桩长、桩径可充分发挥桩的作用。同时也表明了该方法的有效性和正确性。     

压力型锚索孔周边岩体应力的数值模拟分析

为了更加精确地研究锚索的锚固机理,通过FLAC3D软件对压力型锚索体系的应力状态进行了数值模拟.主要针对锚索孔壁周边力学性质梯度变化的岩体进行了研究,得到了周边岩体在轴向方向压应力、剪应力的分布规律,使锚索锚固机理的数值模拟研究方法更加符合工程实际.     

盾构隧道管片开裂原因及数值仿真

本文从地质原因、管片接头刚度、右线施工时对左线管片受力影响等方面分析了某地铁管片在使用中的开裂原因,并利用数值方法分析了管片接头刚度变化和右线施工时对左线管片受力的影响。分析结果表明:管片接头处的连接块和封顶块变形不相等,封顶块的变形比连接块的大,当外荷载增加时,连接块会承担更多的荷载,如果超过其开裂荷载就会产生裂缝;后施工的右线盾构掘进过程对先施工的左线隧道管片受力也有影响,后施工隧道所产生塌落拱拱脚作用在临近既有隧道斜上方,会引起既有线路管片环向拉应力发生改变。综合分析地质原因、管片接头刚度、右线施工时对左线管片受力影响,找到了裂缝隔片产生在连接块上的原因。研究成果对管片隧道工程在设计和施工中预防裂缝出现具有一定的指导意义,可为类似工程提供借鉴。     

长螺旋压灌混凝土桩-土相互作用的数值模拟

采用合适的土体屈服准则，通过ANSYS中的接触单元模拟桩-土界面，建立了符合实际的有限元模型，借此对一实际工程中长螺旋桩的QS曲线进行了数值模拟分析，理论值与实测值吻合较好，表明所采用有限元模型的合理性。最后．通过该模型研究了影响单桩沉降量的2个重要因素：长径比和桩土模量比，并对单桩的桩土相互作用机理进行了探讨.     

桩土联合工作性状的研究——三维等厚度接触单元模型

根据桩侧土的剪切非线性性质,推导了桩 土三维等厚度接触单元的单元刚度矩阵,并以工程实际的层状地基为例,研究讨论了在竖向荷载作用下桩长、桩端土层压缩模量及桩体弹性模量等因素对此等厚度接触单元工作性状的影响.结果表明,所提出的接触单元能够很好地模拟在竖向荷载作用下桩与桩侧土体之间滑移破坏的发展情况.     

某软弱围岩公路隧道开挖工法数值模拟与 监测数据对比分析

目前在软弱围岩隧道开挖中经常出现塌方及隧道大变形等问题,而合适的施工方法可以不同程度地降低这些风险。本文以某公路隧道为对象,通过对二台阶预留核心土法、三台阶预留核心土法、单侧壁导坑法三种施工工法进行数值模拟,经对比分析得到这三种不同施工工法下围岩的变形规律、应力特性以及此三种工法的不同适应情况;并结合现场监控量测数据对比分析,选出最适合该隧道的施工方式,以确保施工安全及施工进度,为软弱围岩下修建隧道的设计与施工提供一些依据和参考。