浅谈地下结构三维有限元仿真分析

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1、山东科技大学硕士学位论文地下结构三维有限元仿真分析姓名：李树忱申请学位级别：硕士专业：岩土工程指导教师：李术才2001.5.1◆摘要‘本文以有限单元法为基础，研究了软弱岩体非线性变形的数值模拟方法，并对岩体工程中经常遇到的一些问题的模拟方法进行了研究。首先针对软弱岩体弹塑性和几何非线性特性，利用其基本原理建立了双重非线性分析的数值模拟方法。该方法是一种比较适合于软弱岩体弹塑性分析的数值方法。研究了在实际工程中经常遇到的锚杆支护和混凝土衬砌开裂的模拟方法。该模型能够模拟一般锚杆、预应力锚杆和锚索，而且对岩体的小变形和大变形都

2、适用；另外，还模拟了混凝土衬砌开裂及其方向。勋了模拟岩体不连续变形特性，利用节理单元来模拟。由于节理单元在计算过程中经常出现收敛慢或剪切锁死现象，提出了界面单元的处理方法，消除了节理单元固有的弊病，提高了收敛速度，节省了计算时间。为了模拟岩土工程的开挖与支护，提出了一种新的存储方法。使总刚在模拟开挖与支护时，具有更大的灵活性，每次开挖与支护都不用重新形成总刚，只在原有基础上增加或删除某些元素即可。减少了重新形成总刚的时间。，、，、最后提出了一种改进的求解方法，使模拟大型三维问题计算效率大大提高。根据提出的数值方法编制了相应

3、的FORTRAN语言程序，通过多个算例验证了模拟方法的有效性和正确性。关键词：有限单元法双重弗线性锚考于混凝土衬砌节理单元界面单元、／v。√1＼，J4Y山东科技大学硕士论文ABSTRACTBasedonthefiniteelementmethod．themethodsareStudiedtOsimulatenonIineardefomlationforwedkrocl(ITlass．Themethodsofsimu】atingsomepracticalfactOrsinengineeringarealsostudied．A

4、tnrst，amethodofelastop】asticandgeometrynonlinearanalysisesforweal(rockmassisputforwardthemethodofthedoublenanlinearsItissuitabletotheelastoplasticanaJysisofweakrockmassThemethodsarestudjedtosimuJatethemckboJtandconcre旭f打1mgcrack，whichareencounteredinengineerin昏Anu

5、mericalmodeljssetuptosimulatetheusualrockboJt，pre—stressboltandcable．Itjssuitab】etobothsma】ldefo珊ationandla堆edefonllation．Otherwise，simulatedconcreteIiningcrackandltsonentation．Inordertosimulatediscontinuousdeformationofrockmasswithcontacte】ementwhichisoRencomefor

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8、ythevaIidityandrightnessOfthenume—ca】methodspresentedinthethesis．Keywords：FEM，doublenOnline虬rockb01t，concrete1jning，co小actelement，j力rerfacee】e小ent、●k+生奎