非均质地层网格加密与稀疏并举的高阶单元自适应上限有限元研究

岩土极限上限有限元网格自适应策略常以“后验”方式捕捉塑性破坏区,可能引起刚性与塑性缓冲区过度加密。同时,自适应上限有限元初始网格不宜过于稀疏,以避免初始解误差过大及网格加密路径偏离方向。为此,在应用六节点三角形高阶单元和二阶锥规划模型的基础上,以耗散能密度指标区分活跃与非活跃单元,提出一种应用于上限有限元加密与稀疏并举的网格自适应策略;即每次自适应过程针对性地加密与稀疏不同区域网格,达到降低模型单元总数,同时提高计算精度的目的。进一步地,将网格自适应策略推广到可考虑强度随深度线性增加的非均质地层,给出上限有限元的编程实现流程,最后以非均质地层隧道开挖面稳定性和主动开拓门失稳破坏算例,开展多参数的对比分析,验证网格自适应方法高效、可靠。