岩体材料参数反分析的有限元方法研究.pdf

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1、DOI：10．3969／j．issn．1672-4011．2013．02．037岩体材料参数反分析的有限元方法研究李斯华1，李良伟2(1．江苏南通六建建设集团有限公司，江苏如皋226500；2．苏州市建筑科学研究院有限公司，江苏苏州215011)摘要：本文主要研究讨论了工程反分析和岩土工程中关于求解材料力学参数的方法，在岩土工程中称为反分析法。一般来说，反分析问题比正分析问题要困难得多。经验表明，有限元法是反分析的有力工具。反分析目前有多种方法，本文着重讲述了逆反分析法。关键词：岩土反分析；逆反分析法；有限元中图分类号：TU470+．3文献标志码l

2、A文章编号：1672—401l(2013)02—0077—02Researchoffiniteelementmethodinbackanalysisofanti—．rockparameterL／SiHual。Liliang'wei2(1．JiangsuNantongNo．6ConstructionGroupCo．，Ltd．，RuGao226500，China；2．Suz．houBuildingResearchInstitu-te，Suz．hou215011，China)Abstract：Thisarticlediscussesthemajorres

3、earchprejectbackanalysisingeoteehniealengineeringandmaterialsonthemechanicalparametersfor舶ngapproach，ingeoteehniealen·gineeringasanti—analysis．Ingeneral，theback—analysisthananalysisoftheproblemismuchmoredit五eult．Experiencehasshownthatthefiniteelementmethodisapowerfultoolforcou

4、nter—analysis．Therea弛avarietyofback—analysismeth-od，deacribedinthispaper：displacementmethod，inversea-nalysis．Keywords：backanalysisofrocks；inversebackanalysismethod：finiteelement0前言在岩土工程问题中，一般都是已知边界条件、初始条件和材料力学参数来求解区域内的应力分布、位移分布等，这种分析过程通常称之为正分析。但在某些实际问题中，边界条件和力学参数的确定是很棘手的，例如地下工

5、程，地应力的测量费时、费力、费材，技术要求高，而测量的结果往往离散性很大，要测量得到比较可靠的地应力值，就必须进行大量测量，这是一般工程投资所负担不起的，因而近年来人们一直在寻找既经济又实用的确定地应力和力学参数的方法。反分析计算法就是这类方法中较理想者之一。在力学范畴内，一般是根据表征某一系统力学属性的各项初始参数来确定系统的力学行为；而当利用反映系统力学行为的某些物理量推算该系统的各项或一些初始参数时，这种问题通常被称为反问题或逆问题。在岩土工程作者简介：李斯华(1963一)，男，江苏如奉人，研究方向：岩土工程材料。领域内，则被称为反分析法。其

6、中反映系统力学行为的(某些)现场观测物理量，被称为反分析法的基础信息(如应变信息，位移信息，应力信息等)。1逆反分析法1．1ANSYS模拟逆反分析法通过求逆直接建立待反演参数与实测值之间的关系式，求解这些关系式组成的方程组就可得到反演计算结果。该法计算原理直观简明，但程序编制复杂，只适用于线性的岩体参数反演分析。算例。假设水坝地下不同基岩参数，各数据如图1～2。先用正分析方法求出一个假设位移，再用这个假设位移来求解参数弹性模量E，这样就完成了从正分析到反分析的过程。冉J钛圈1水坝结构简化图位移圈2}—jo一水坝地下结构节点图1．2正分析法正分析方法

7、：图3的位移图是通过假设E。=5000MPa，E2=3000MPa，泊松比为0，得到的。DISPLACEMENTSTEP=ISUB=111ME=1DMX=23392图3水坝地下结构位移图图表1结点1、2位移表NODEUXUYUZUSUM1O．0000—19．021O．000019．0212O．Oo()0—21．8140．000021．8141．3逆分析法十I引lL，l斗o．5E，O一0．125E1—0．25E1～O．125E。一O．25E，0O0．5(E，+易)0．125(E。一易)一0．25(E1+易)0．125E1—0．25E一0．125E2—

8、0．125E1—0．25Eo．125(E1一E2)0．5(El+最)o．125(E1一E2)一0．25El一0．125E】