有限元极限分析法的进展及在隧道工程中的应用探讨

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1、公路交通技术2010年10月第5期TechnologyofHighwayandTransportOct．2010No．5有限元极限分析法的进展及在隧道工程中的应用探讨陈力华，张蕾2(1．招商局重庆交通科研设计院有限公司，重庆400067；2．中围人民解放军后勤工程学院军事建筑_r程系，重庆4013l1)摘要：介绍有限元极限分析法的发展历程及目前的最新进展。分析强度折减法在强度折减过程中、容重增加法在容重增加过程中滑坡屈服面的变化过程，对这2种有限元极限分析方法的适用范围进行解释和说明。重点介绍一种改进的强度折减法一拉剪强度同步折减的

2、强度折减法，通过分析指出这种改进的强度折减法适宜计算隧道的安全系数大小，并对该法在隧道工程中的应用前景进行展望。关键词：强度折减法；容重增加法；抗拉强度：隧道；安全系数文章编号：1009—6477(2010)05—0084—06中图分类号：U459．2文献标识码：ADevelopmentofFiniteElementLjmItAnalysisMethodsandInvestigationonItsApplicationinTunnelProjectsCHENLihua，ZHANGLeiAbstract：Thispaperintrod

3、ucesdevelopmentprocessandup—-to-dateprogressatpresentofthefiniteele--mentlimitanalysismethods，analyzeschangingprocessesofyieldsurfaceoflandslideduringstrengthre—ductionbystrengthreductionmethodandduringincreaseofvolumeweightbyvolumeweightincreasemethod，andexplainsandde

4、scribestheapplicablescopeofthesetwofiniteelementlimitanalysismeth—ods．Thepaperputsemphasisonamodifiedstrengthreductionmethodwithsynchronousreductionoften—sionandshearstrengths，pointsoutthismodifiedstrengthreductionmethodissuitableforcalculatingsafetyfactoroftunnelsviaa

5、nalysis，andoutlookstheapplicationprospectsofthismethodintunnelpro-jects．Keywords：strengthreductionmethod；volumeweightincreasemethod；tensilestrength；tunnel；safetyfactor元强度折减法计算边坡稳定性逐渐得到学术界认1有限元极限分析法的发展可。目前，采用有限元强度折减法解决岩土工程安1975年，英国科学家ZienkiewiczI提出在有限全程度问题正是研究的热点。元计算中可以

6、采用增加荷载或降低岩土材料强度参同时，一些研究人员[11-131基于有限元容重增加数的方法来计算岩土工程的极限荷载和安全系数，法对边坡稳定性进行分析。对于粘土质边坡的稳这标志着有限元极限分析法基本思想的建立。定性，计算结果与传统方法比较一致；对于砂性20世纪80、90年代，有限元极限分析曾用于土则计算结果差异较大，因此学术界对此方法研边坡和地基的稳定分析嘲。究较少。1997年，宋二祥p价绍和研究了有限元强度折有限元强度折减法与有限元容重增加法统称为减法在土坡中的应用。本世纪初前后，国内外一些有限元极限分析法，两者本质上都是采用数值分

7、析学者Ol又先后发表了多篇文章，研究了有限元强手段求解极限状态的分析法。度折减法求解边坡的安全系数。由于一些算例得到目前，隧道安全性评价尚缺乏一个合适的计算的结果与传统方法求解结果比较接近，囚此用有限方法，应用有限元极限分析法计算隧道结构安全程基金项目：重庆市自然科学基金(CSTC，2009BB6226)收稿日期：2010—05—20作者简介：陈力华(1982一)，男，四川省广元市人，存读博上，工程师2010年第5期陈力华，等：有限元极限分析法的进展及在隧道工程中的应用探讨85度的工作已经逐步展开。郑颖人等6]前期利用有限元强度折减

8、法对隧道结构的安全性做了开创性的F：。(4)研究，计算得到了一些隧道结构的“抗剪破坏安全{F7dfJ0系数”，并指出隧道还存在拉裂破坏的安全系数。所以：2010年，笔者等针对目前有限元强度折减法存在的问题进行了一些修改，提出了拉剪强度