地下工程稳定性分析方法浅谈-评职称__墨水学术,论文发表,发表论

分类：推荐论文 时间：关注：(1)

　　地下工程稳定性分析方法浅谈
　　杭燮
　　南京市南坝建设有限公司江苏南京210000
　　摘要：目前地下工程围岩稳定性评价方法很多，对这些分析方法作一简单的回顾与总结，了解这些分析方法在实际工程问题应用中的优点和不足之处，以便于对分析成果进行正确的判断。
　　关键词：理论分析；数值分析；模型试验
　　地下工程围岩稳定性问题一直是岩土工程的一个重要研究内容，而围岩稳定性评价结果的正确与否直接关系到地下工程的成败。根据地下工程围岩稳定性分析的数学模型，可将目前常用的围岩稳定性分析方法分为：理论分析法、数值分析方法、模型试验法三类。
　　1理论分析方法
　　理论分析方法主要是通过对围岩进行解析计算来评价其稳定性。在进行围岩稳定性分析时，经常采用复变函数法进行围岩应力与变形计算，并能得出弹性解析解。
　　解析法有分离变量法、积分变换法、积分方程法、变分法及复变函数法等。对岩性坚硬、节理不发育、完整性较好的围岩进行稳定分析，经常采用复变函数法得出弹性解析解。解析方法多用于圆形隧道的求解，当洞室是非圆形时，就需要通过保角变换把复杂形状的边界变换为简单形状的边界来求解。解析法具有精度高，分析速度快和易于进行规律性研究等优点。但解析法分析围岩应力和变形目前多限于深埋地下工程，只能适用于边界条件较为简单及介质特性不甚复杂的情况，对于受地表边界和地面荷载影响的浅埋隧道围岩分析在数学处理上存在一定的困难。
　　2数值分析方法
　　随着计算机的发展和普及，数值分析法已经成为岩石力学研究和工程设计计算的重要手段，在地下工程围岩稳定分析中大致采用以下方法：
　　（1）有限元法。有限元法自20世纪70年代提出发展至今已经相当成熟，是目前最广泛使用的一种数值方法，可以用来求解线弹性、弹塑性、粘弹塑性、粘塑性等问题，是地下工程岩体应力-应变分析最常用的方法。其优点是可以部分地考虑地下结构岩体的非均质和不连续性，可以给出岩体的应力、变形大小和分布，并可近似地依据应力应变规律去分析地下结构的变形破坏机制。但有限元法在本质上是一种连续介质的数值分析方法。为了模拟岩体中存在的断层、节理、裂隙等结构面,考虑其非连续性，可按结构面的特征采用不同的处理方法。有限元法的应用是否真正有效，主要取决于两个条件：一是对地质变化的准确了解,二是对介质物性的深入了解，即岩体的各个组成部分在复杂应力及其变化的作用下的变形特性、强度特性及破坏规律等。
　　（2）DDA方法。由石根华与Goodman提出的块体系统不连续变形分析是基于岩体介质非连续性发展起来的一种新的数值分析方法。DDA模型建立了一套完整的块体系统运动理论，与有限元法的不同之处是可以计算不连续面的位错、滑移、开裂和旋转等大位移的静力和动力问题。DDA模型将岩体完全离散化，这与实际岩体的情况不十分相符，将DDA模型与连续介质力学数值模型结合起来，应该是DDA模型工程应用研究大的发展方向。
　　（3）离散单元法。自1971年Cundall首次提出离散单元模拟以来，这一方法已在岩土工程问题中得到越来越多的应用。其基本思想是岩块之间的相互作用，同时受表征位移-力的物理方程和反映力-加速度(速度、位移)的运动方程的支配，通过迭代求解显示岩体的动态破坏过程。离散单元法的一个突出功能是它在反映岩块之间接触面的滑移、分离与倾翻等大位移的同时，又能计算岩块内部的变形与应力分布，并且它利用动态松弛法求解动力平衡方程，求解非线性大位移与动力稳定问题较为容易。该法主要用于分析节理岩体及其与锚杆（索）的相互作用。其存在的主要问题是阻尼系数选取的随意性和迭代计算收敛的盲目性。
　　（4）块体单元法。任青文等提出的块体单元法以块体单元的刚体位移为基本未知

• 共3页:
• 上一页
• 1
• 2
• 3
• 下一页