有限元法中开挖释放荷载计算方法的研究

对传统有限元开挖释放荷载的计算方法进行了讨论与分析,并基于体系平衡的有限元数值格式,提出开挖作用的直接分析法、间接分析法的概念及开挖不平衡力的计算方法。开挖作用的直接分析法认为,任何开挖步产生的位移都是该开挖步剩余构形中真实存在的各种力相互作用的结果,不用考虑被卸除材料部分对体系的作用,其对开挖问题的数值模拟只针对开挖剩余体系进行计算,其意义更为直观,计算更为简便可靠。

开挖释放荷载的计算方法研究

文中对传统有限元开挖释放荷载的计算方法进行了讨论与分析,并基于体系平衡的有限元数值格式,提出开挖作用的直接分析法、间接分析法的概念及开挖不平衡力的计算方法。开挖作用的直接分析法认为任何开挖步产生的位移都是该开挖步剩余构形中真实存在的各种力相互作用的结果,不用考虑被卸除材料部分对体系的作用,其对开挖问题的数值模拟只针对开挖剩余体系进行计算,其意义更为直观,计算更为可靠和简便。

分步开挖过程中基坑支护结构的变形和土压力性状研究

针对基坑分步开挖过程中支护结构的变形及土压力的性状进行了有限元分析,介绍了有限元建模和计算的过程,成功地计算出在分步开挖各个阶段,支护结构变形和主动区土压力的分布情况,并与实际监测数据和经验结果进行了比较。另外,还系统研究了基坑分步开挖的计算方法和过程,较详细地分析了基坑开挖荷载的形成情况,提出了一种适合工程实际的开挖荷载计算方法。

隧洞开挖过程中锚固支护施加时与掌子面距离的确定

基于三维弹塑性损伤有限元分析软件,建立了某引水隧洞工程的三维有限元模型,首先确定了施加锚固支护时的开挖荷载释放率;然后分别研究了随开挖荷载释放率增大和掌子面推进时围岩的变形规律,并基于开挖荷载释放率与位移释放率之间的关系及位移释放率与监测断面至掌子面距离之间的关系,建立了开挖荷载释放率与监测断面至掌子面距离的关系,确定了以施加支护时与掌子面的距离为参数的锚固支护时机。

开挖模拟在数值流形方法中的实现

针对数值流形方法特有的覆盖剖分方式,提出了一种模拟岩土工程中开挖过程的算法。该算法采取某种措施,在覆盖剖分过程中将开挖面视为特殊的不连续面,这种不连续面将其所在的数学网格剖分成不同的流形单元,但却不对所在的数学覆盖作剖分。这样,开挖面两侧虽分属不同的流形单元,但开挖面两侧同一数学网格内的流形单元却具有相同的物理覆盖。采用该算法,无需对开挖面处的单元进行特殊处理,可在整个分析域采用统一的网格形式;同时,打破了原有数值流形方法的限制,将开挖面的位置完全当作连续介质来处理,避免了因将其视为不连续面而产生的误差。验证了算法的可靠性后,将其应用于某假想隧道的开挖模拟,计算结果表明该算法具有一定的应用前景。

深基坑开挖过程的弹塑性数值模拟

根据深基坑工程所具有的特点和相应的力学效应,介绍了考虑开挖和支护过程的非线性有限元计算方法,对某一地下连续墙支护的基坑工程进行了数值模拟,分析了地面、基坑边缘、墙体的变形情况,经证明,计算结果比较理想。

地下洞室群开挖的弹塑性有限元计算

探讨了弹塑性有限元的基本理论,并且提出了地下洞室开挖问题的核心问题之一——开挖释放荷载的计算方法,最后基于弹塑性有限元理论对一水电站厂房地下洞室群工程进行了弹塑性计算,计算结果显示该文从理论到计算方法正确可靠,对实际工程有指导意义。

基于MINDLIN解的边坡变形计算方法

通过对开挖荷载的模拟,使得开挖后土体的受力和变形满足弹性半无限体的要求。基于弹性半无限体的MINDLIN应变解,首次推导出基坑边坡变形的理论解,并利用该解研究了不同施工步数条件下基坑边坡侧向变形和竖向变形的规律,并据此提出了边坡加固方法和施工措施。研究结果表明:不同的施工开挖步数条件不但影响边坡的最大侧向变形及其分布,而且还影响边坡的破坏形式;与有关实测数据比较,该方法在计算边坡变形方面合理、实用。

土体初始侧压力系数对基坑有限元计算的影响

概述了基坑有限元模拟过程中与土体初始侧压力系数Ｋ０有密切关系的开挖荷载计算和土体本构模型两个方面的问题，分析了土体采用邓肯Ｅ～ν模型时Ｋ０值变化对基坑支护桩体位移的影响规律及其原因，归纳了现有的计算土体初始侧压力系数Ｋ０的几种方法，在实际应用时，可根据土体的具体情况，来计算土体的Ｋ０值．

大体积薄壁混凝土墩墙结构早龄期开裂过程的数值模拟

水工大体积薄壁混凝土墩墙结构在早龄期温度变形、自生体积变形等荷载作用下易出现多条竖直贯穿性裂缝,目前常用的应力计算方法无法模拟出工程结构的开裂过程和裂缝数量。将开挖释放荷载理论引入混凝土早龄期温度场和应力场计算中,编制了相关程序,模拟施工期的大体积薄壁混凝土墩墙结构的开裂过程。结果表明,墩墙结构在早龄期开裂过程、裂缝分布、裂缝数量与实际较吻合,且程序的计算效率较高。

开挖瞬态卸荷引起的节理岩体松动模拟试验

为了研究高地应力条件下节理岩体的卸荷松动效应,设计一套高地应力条件下节理岩体开挖卸荷松动的室内试验模拟系统,利用岩条受压后的快速断裂失稳,有效实现单轴受压节理岩体试件的应力快速卸载,模拟出高地应力瞬态卸荷引起的岩体松动效应,从而更好地论证高地应力条件下岩体开挖荷载瞬态卸荷(ELTU)引起的节理岩体的松动效应,并利用试验模拟的方法研究开挖荷载瞬态条件下节理岩体松动效应与初始地应力的相互关系。试验结果表明,地应力瞬态卸荷产生的节理面张开位移与卸荷初始应力的平方存在一定的正比关系,节理面的数量以及与开挖卸荷部位的距离影响各节理面处的张开位移在开挖卸荷总位移量中所占比例。

分离卸荷式板桩码头工作性状的数值分析

文章介绍了分离卸荷式板桩码头结构三维有限元分析关键技术,基于原型观测建立某10万t级分离卸荷式板桩码头结构数值分析模型,分析这种新型结构中地下连续墙、卸荷平台和遮帘桩的内力和位移分布规律,将有限元计算结果与原型观测结果进行对比,探究分离卸荷式板桩码头的工作性状。为该新型板桩码头设计理论的完善,及进一步优化设计提供了重要的资料参考。