基于上限法的地下工程破壞機理及應用

目錄
序
前言
第1章 緒論 1
1.1 地下工程圍巖穩(wěn)定性理論研究現(xiàn)狀 3
1.2 極限分析法在隧道工程中研究現(xiàn)狀 5
1.2.1 假定破壞模式的極限分析法 5
1.2.2 基于有限元技術的極限分析法 10
1.2.3 基于自適應加密策略的極限分析有限元法 13
1.2.4 存在不足 15
1.3 本書主要內容 16
第2章 剛體平動運動單元自適應上限有限元非線性數(shù)值求解算法 17
2.1 引言 17
2.2 基于剛體單元 速度間斷線的模型離散 18
2.3 節(jié)點固定剛體單元上限有限元線性規(guī)劃模型 19
2.3.1 剛體單元上限有限元的運動許可速度場構造 19
2.3.2 外力功率與速度間斷線上耗散能 21
2.3.3 剛體平動單元上限有限元線性規(guī)劃模型求解 22
2.4 節(jié)點可動剛體單元自適應上限有限元非線性規(guī)劃模型 23
2.4.1 非線性規(guī)劃模型約束條件及功率計算 23
2.4.2 剛體平動運動單元自適應上限有限元非線性規(guī)劃模型求解 24
2.5 算例驗證與討論 25
2.5.1 純砂土地層條形基礎地基承載力算例 25
2.5.2 自重作用下非圓單洞隧道圍巖穩(wěn)定性算例 28
2.5.3 自重作用下非圓并行隧道圍巖穩(wěn)定性算例 33
2.6 本章小結 42
第3章 塑性單元自適應加密上限有限元數(shù)值求解算法 43
3.1 引言 43
3.2 常應變率單元上限有限元線性規(guī)劃模型 44
3.2.1 基于塑性變形單元 速度間斷線的模型離散 44
3.2.2 塑性單元上限有限元運動許可速度場構造 45
3.2.3 三節(jié)點三角形單元上限有限元線性規(guī)劃模型求解 49
vi 基于上限法的地下工程破壞機理及應用
3.3 常應變率單元上限有限元線性規(guī)劃模型改進 50
3.3.1 基于高階塑性變形單元 速度間斷線的模型離散 51
3.3.2 高階塑性單元上限有限元運動許可速度場構造 53
3.3.3 六節(jié)點三角形單元上限有限元線性規(guī)劃模型求解 56
3.4 塑性變形單元上限有限元自適應加密策略 56
3.4.1 h型自適應加密策略 58
3.4.2 h-p型自適應加密策略 59
3.4.3 自適應加密上限有限元法后處理方法 59
3.5 軸對稱問題上限有限元理論 60
3.5.1 軸對稱問題平面等效法基本理論 60
3.5.2 軸對稱問題上限有限元平面等效線性規(guī)劃模型 62
3.5.3 基于塑性單元的軸對稱問題自適應加密策略 68
3.6 塑性單元二階錐規(guī)劃模型 69
3.6.1 二階錐規(guī)劃模型的約束條件 70
3.6.2 二階錐規(guī)劃模型目標函數(shù) 71
3.7 算例驗證與討論 71
3.7.1 淺覆隧道掌子面穩(wěn)定性算例 71
3.7.2 圓形基礎地基承載力分析模型構建 77
3.7.3 豎井圍巖穩(wěn)定性自適應加密上限有限元分析 81
3.8 本章小結 89
第4章 基于上限有限元法的隧道失穩(wěn)破壞機理研究 91
4.1 引言 91
4.2 均質地層下隧道開挖面失穩(wěn)機理研究 91
4.2.1 矩形隧道失穩(wěn)地表超載系數(shù)上限解研究 91
4.2.2 圓形隧道環(huán)向開挖面失穩(wěn)上限解研究 100
4.3 上軟下硬地層隧道失穩(wěn)機理研究 110
4.3.1 上軟下硬地層矩形隧道開挖面失穩(wěn)臨界地表超載上限解研究 110
4.3.2 上軟下硬地層隧道環(huán)向失穩(wěn)極限支護力研究 119
4.3.3 基于現(xiàn)場的上軟下硬地層隧道環(huán)向穩(wěn)定性研究 127
4.3.4 基于現(xiàn)場的上軟下硬地層山體滑坡上限有限元研究 132
4.4 考慮注漿加固盾構隧道開挖面失穩(wěn)機理研究 140
4.4.1 圓形注漿層加固隧道極限支護力上限解研究 141
4.4.2 花瓣形注漿層加固隧道極限支護力上限解研究 149
4.5 本章小結 157
第5章 基于隧道失穩(wěn)機理的簡化破壞模式法 159
5.1 引言 159
5.2 隧道開挖面穩(wěn)定性分析剛性滑塊極限分析上限法 159
5.2.1 剛性滑塊上限法基本概念及假設 159
5.2.2 剛性滑塊上限法破壞模式假定 163
5.2.3 隧道環(huán)向開挖面支護力上限求解 175
5.3 不排水條件下隧道穩(wěn)定性分析 177
5.3.1 不排水條件下隧道失穩(wěn)極限支護力分析 179
5.3.2 不排水條件下隧道失穩(wěn)破壞模式分析 180
5.4 排水條件下隧道環(huán)向開挖面破壞機制 181
5.4.1 排水條件下隧道失穩(wěn)極限支護力分析 181
5.4.2 排水條件下隧道失穩(wěn)地層破壞模式分析 185
5.5 考慮注漿層的剛性滑塊上限法 191
5.5.1 剛性滑塊幾何參數(shù)遞推 192
5.5.2 剛性塊體速度變量遞推 194
5.5.3 支護力上限解 195
5.5.4 計算結果驗證 196
5.6 上軟下硬地層剛性滑塊法 198
5.6.1 剛性滑塊法公式遞推 198
5.6.2 計算結果驗證 201
5.7 本章小結 202
第6章 考慮非關聯(lián)流動法則盾構隧道失穩(wěn)研究 204
6.1 引言 204
6.2 基于非關聯(lián)流動法則隧道穩(wěn)定性上限有限元分析 204
6.2.1 非關聯(lián)流動法則的嵌入 204
6.2.2 隧道穩(wěn)定性分析模型構建 205
6.2.3 隧道失穩(wěn)極限支護力上限解 206
6.2.4 隧道失穩(wěn)地層破壞模式 211
6.2.5 隧道失穩(wěn)地表塑性變形機制 214
6.3 基于非關聯(lián)流動法則的破壞模式優(yōu)化 217
6.3.1 非關聯(lián)流動法則嵌入 217
6.3.2 隧道失穩(wěn)極限支護力上限解分析 220
6.3.3 隧道失穩(wěn)地層破壞模式分析 224
6.4 本章小結 225
參考文獻 227
后記 239