岩土工程有限元分析法法及其应用

《岩土工程有限元分析法法及其应用》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、岩土工程有限元分析法法及其应用学院：土木工程学院班级：林林班E姓名：PantaKill2013.3.15一、岩土工程的介绍岩土工程专业是解决各类工程中关于岩石、土的工程技术问题的科学。虽然岩土工程计算机分析在大多数情况下只能给出定性分析结果，但岩土工程计算机分析对工程师决策是非常有意义的。开展岩土工程问题计算机分析研究是一个重要的研究方向二、经典岩土极限分析法的发展及其存在的问题(1)将地基或者土坡引入极限状态右两种方法：1、增量加载，例如地基承载力；2、强度折减，例如将地基或者土坡的强度折减Fs倍。(2)土体处于极限平衡状态有两个力

2、学特征：1、土体己处于濒临破坏失稳状态，因而它可作为岩土工程破坏失稳的依据；2、岩土材料强度得到充分发挥。(3)当前采用的经典极限分析法有如下几类：1、极限平衡法2、滑移线场法3、上、下限分析法与变分法。经典极限分析方法采用解析解，由于满足极限〒衡条件的解析解为数不多，且不能用于非均质材料，尤其是强度不均的岩石工程，从而使极限分析法的应用受到限制，这正是经典岩土工程极限分析的不足。三、极限分析有限元法的提出上世纪70年代，英国科学家Zienkiewicz就己经提出采用增加外荷载或降低岩土强度的方法来计算岩土工程的安全系数，实质上这就是

3、极限分析有限元法，但可惜长期以来没有得到岩土工程界的广泛认可，其原因大致有如下三个方面：(1)计算力学还在起步阶段，缺少严密可靠的大型商用程序，有限元前后处理技术水平较低，阻止Y极限分析有限元法的应用。当前，这一情况有了根本的改变。(2)计算机计算不收敛作为土体破坏的判据没有得到广泛认可，目前土体破坏的标准有如下几种：(a)滑移面塑性区贯通，表明滑移面上每点都达到极限平衡状态；(b)有限元计算不收敛表征土体己经破坏；(c)土体破坏标志应当是滑动土体无限移动，此时土体滑移而上应变和位移发生突变且无限发展。滑面上节点水平位移随荷载的增加而

4、发生突变。四、极限分析有限元法在岩土工程中的应用(1)在土坡中的应用只有当正确运用破坏准则吋，才能得到合理的计算结果。表中DPI为外接圆DP准则，DP2为摩尔-库仑等面积圆DP准则，DP3为平面应变条件下的摩尔-库仑匹配DP准则，S指Spencer法。(2)在岩坡中的应用采用低强度实体单元来模拟岩体软弱结构面，按照连续介质处理；采用无厚度的接触单元模拟硬性结构面的接触行为，建立岩质边坡非线性有限元模型，通过强度折减使边坡达到极限破坏状态，得到了具有贯通和非贯通结构面岩质边坡的破坏形式及相应的安全系数，为岩质边坡稳定分析开辟了新的途径。

5、（3）在岩土介质与支挡结构共同作用中的应用在地基中的应用中，极限分析有限元法可显示潜在的破裂面，并求得安全系数，但应用于地下洞室工程中算出的塑性区往往是一人片，而不像边（滑）坡岩土体内存在明显的剪切带，因而要找出围岩内的破裂面比较网难。隧道围岩发生塑性应变突变时的情况就是围岩发生破坏流动的情况，因而只要找出围岩塑性应变发生突变时的塑性区各断面中塑性应变值最大的点，并将其连成线，就可得到围岩的潜在破坏面。五、错论经典岩土工程极限分析方法采用解析解，由于满足极限平衡条件的解析解为数不多，且不能用于非均质材料，尤其是强度不均的岩质工程，从而

6、使极限分析法的应用受到限制。随着计算机技术的发展，阻碍极限分析有限元法发展的各种因素正在逐步消除，极限分析存限元法正在成为一门新的学问。由于它使极限分析可以采用数值分析方法运算，并有现成大型程序可用，从而扩大了极限分析法的应用范围。