开挖问题摩擦效应的有限元计算方法

发布时间：2017-09-29 07:28

  本文关键词：开挖问题摩擦效应的有限元计算方法

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【摘要】：采用有限单元法计算砂性土中的开挖卸载,根据既有的散粒体材料开挖应力释放和弹塑性卸载理论研究成果,将卸载过程中材料荷载 位移曲线的非线性等效成为开挖荷载的逐步释放,该过程中卸荷模量与加载模量一致。在此基础上,推导用卸荷刚度表示的计算域内开挖荷载计算式;同时,根据现有试验结果,将八面体剪应力引入以表征单次加卸载情况下颗粒间的摩擦作用力,并利用虚功原理建立颗粒间摩擦作用与卸载应力释放特性的关系,将应力释放效应对开挖荷载的影响等效成为修正开挖卸载阶段材料的弹塑性本构关系矩阵,从而实现考虑卸载摩擦效应的开挖问题计算方法。从节点平衡方程的推导来看,开挖荷载对整个计算区域均有影响,和应力释放效应存在对应关系。设计砂的室内单向加卸载模型试验,并采用该有限元方法对室内模型试验进行模拟,结果表明,单次加卸载过程中,计算曲线可以较好地反映对应试验条件下土体的应力释放特性,计算结果与现有的理论研究成果相符,该方法对开挖问题的描述具有一定的可行性。
【作者单位】： 同济大学道路与交通工程教育部重点实验室;
【关键词】： 土力学 开挖问题 应力释放 内摩阻力 虚功原理 弹塑性矩阵
【基金】：国家自然科学基金资助项目(50878151)
【分类号】：TU43
【正文快照】： 1引言有限单元法处理地下工程开挖问题的思路主要有2种。一种方法是通过计算开挖荷载[1-2]来确定开挖问题的求解边界,例如采用应力释放系数对开挖面等效节点力进行修正[3-5],或在室内试验基础上对开挖力进行拟合[6]。早期模型不成熟时,开挖荷载的计算方法得到广泛讨论,这种情

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前4条

1 庄丽;周顺华;;散粒体卸载特性的三轴伸长试验研究[J];固体力学学报;2009年04期

2 蒋明镜;朱方园;刘芳;;两种常用本构模型在基坑开挖数值模拟中的适用性[J];河海大学学报(自然科学版);2012年05期

3 周顺华,高渠清,崔之鉴;开挖应力释放率计算模型[J];上海力学;1997年01期

4 孙玉永;周顺华;庄丽;;考虑残余应力的基坑被动区土压力及强度计算[J];土木工程学报;2011年09期

【共引文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 吉小明;任伟新;;隧道岩体赋存地质特征及开挖过程描述[J];地下空间与工程学报;2006年04期

2 王晓睿;贾晓凤;薛亚东;;城市地铁隧道超近距下穿污水管数值模拟分析[J];地下空间与工程学报;2011年03期

3 刘学昆;崔n，

本文编号：940729