基于岩体非定常粘弹塑性有限元分析及位移反分析

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1、分类号：TU454密级：公开UDC：单位代码：10424学位论文岩体非定常粘弹塑性有限元分析及位移反分析李金兰申请学位级别：硕士学位专业名称：岩土工程指导教师姓名：吕爱钟职称：教授山东科技大学二零零六年五月论文题目：岩体非定常粘弹塑性有限元分析及位移反分析作者姓名：李金兰入学时间：2003年9月专业名称：岩土工程研究方向：岩石力学理论与应用指导教师：吕爱钟职称：教授论文提交日期：2006年5月论文答辩日期：2006年6月授予学位日期：NonstationaryViscoelasticplasticFEMAnalysisofRockMassandDis

2、placementBackAnalysisADissertationsubmittedinfulfillmentoftherequirementsofthedegreeofMASTEROFPHILOSOPHYfromShandongUniversityofScienceandTechnologybyLiJinlanSupervisor:ProfessorLVAizhongCollegeofCivilEngineeringandArchitectureMay2006声明本人呈交给山东科技大学的这篇硕士学位论文，除了所列参考文献和世所公认的文献外，全部是

3、本人在导师指导下的研究成果。该论文资料尚没有呈交于其它任何学术机关作鉴定。硕士生签名：日期：AFFIRMATIONIdeclarethatthisdissertation,submittedinfulfillmentoftherequirementsfortheawardofMasterofPhilosophyinShandongUniversityofScienceandTechnology,iswhollymyownworkunlessreferencedofacknowledge.Thedocumenthasnotbeensubmittedfo

4、rqualificationatanyotheracademicinstitute.Signature:Date:本文工作得到了国家自然科学基金资助项目“岩体非定常流变模型辨识及三峡船闸工程时效变形预测”（编号50279018）的支持。山东科技大学硕士学位论文摘要摘要处于软弱地层中的地下工程，其围岩变形往往不是在瞬时完成，而是要持续较长时间，并且随着变形的不断发展，一部分围岩将进入塑性变形阶段。在这种情况下，工程开挖后的现场量测位移，实际上反映了围岩的粘弹塑性特性。若仍基于弹性或粘弹性假设进行位移反分析，得到的结果势必不能很好的反映实际岩体的变形力学

5、特性，达不到监控反分析的目的。再者岩体这种复杂材料在水和风化等因素的作用下，其某些力学参数随时间变化是明显的，比如岩体弹模和强度等参数随时间的增长而降低，室内试验已经证明了这一事实。本文采用非定常的流变模型代替定常的流变模型，考虑岩体塑性流动编写了非定常粘弹塑性正问题有限元程序，并通过算例验证了该程序的可靠性；将该程序与复合形最优化方法相结合，编写了非定常粘弹塑性位移反分析有限元程序，通过算例验证了程序的可靠性，并对某软岩巷道工程进行了非定常流变模型的位移反分析。结果表明将岩体看作是非定常弹塑性流变模型，能够更直接客观地反映岩体的粘性时效特征，并将会

6、更加准确地预测工程岩体在日后运营阶段的时效变形特征；而且考虑岩体的塑性流动，将反分析结果作为计算参数进行粘弹塑性分析，可以计算围岩塑性区的发展状况。关键词：粘弹塑性流变非定常参数有限元位移反分析山东科技大学硕士学位论文ABSTRACTABSTRACTUndergroundengineeringinsoftstratum,thedeformationofwallrockdoesnotinstantfinished,butsustainslongtime,andwhenthedeformationcontinuouslydevelops,apartofw

7、allrockwillreachplasticyield.Underthiscondition,thefieldmeasuringdisplacementactuallyreflectstheviscoelasticplasticcharacter.Ifstillcarriedonthecounteranalysisbasedonelasticortheviscoelasticitysupposition,obtainedtheresultinevitablywillnotbeabletheverygoodreflectionactualrockma

8、ssdeformationmechanicscharacteristic,nottobeabletoachi