岩质边坡开挖过程模拟的动态有限单元法

借鉴流形元的思想,提出三维岩质边坡开挖过程模拟的动态有限单元法。该方法在模拟边坡开挖过程中,建立有限元网格时仅需考虑结构面和复杂地形,而不用考虑开挖面的位置;开挖面信息仅作为动态参数在计算过程中实时输入,大幅度降低了前处理的难度。该方法根据几何拓扑判断,计算确定单元中的保留域和开挖域。运用常规有限元的位移插值模式,组装整体刚度矩阵和荷载向量,并运用加密高斯点法完成数值积分。其中,整体刚度矩阵来源于保留域,开挖域则提供开挖荷载。编制相应的计算程序,并将其应用于小湾孔雀沟料场边坡的开挖仿真分析中,通过该方法计算结果与常规有限元法计算结果进行对比,证明该方法的有效性。该方法的最大优点在于前处理简单,能运用于复杂边坡、洞室的快速开挖仿真和体型优化分析中。