三维有限元位移反分析参数的确定毕业设计论文 ㊣ 精品文档 值得下载

筑技术第卷第期建筑结构荷载规范混凝土结构设计规范建筑地基基础设计规范建筑抗震设计规范建筑结构制图标准建筑结构可靠度设计统标准施工说明苏屋面建筑构造苏楼梯苏卫生间洗手池苏房屋建筑学北京中国建筑工业出版社，陈文斌章金良，建筑工程制图上海同济大学出版社，李廉锟，结构力学北京高等教育出版社，严正庭，混凝土结构实用构造手册北京中国建筑工业出版社，钢筋混凝土房屋结构设计与实例上海上海科技出版社，涂鸣白家章等，简明混凝土结构设计手册北京中国建筑工业出版社，混凝土结构上下册北京中国建筑工业出版社，郭继武，建筑抗震设计北京高等教育出版社，工业与民用建筑毕业设计指导武汉武汉工业大学出版社，中国矿业大学届本科生毕业设计第页陈希哲，土力学地基基础北京清华大学，赵明华，基础工程北京高等教育出版社，曹双寅，工程结构设计原理南京东南大学出版社，刘宗仁，土木工程施工北京高等教育出版社，金熙男，潘景龙，王雨光住宅楼火灾后预应力空心板受力性能分析，哈尔滨建筑大学，陆州岛，朱柏龙，混凝土结构火灾后的加固修复，陆州岛，李刚，许立新，有粘结与无粘结预应力混凝土框架结构抗火性能比较研究，高立堂，董毓利，袁爱民，无粘结预应力混凝土板火灾后的试验研究，马中诚，吴波，欧进萍，钢筋混凝土板结构火灾研究评述，哈尔滨建筑大学，中国矿业大学届本科生毕业设计第页翻译部分英文原文见附表中文译文探测坑道三维有限元位移反分析原理与应用杨志法，，王思敬摘要近年来，位移反分析直引起岩土工程领域的兴趣。

从世纪年代位移反分析方法提出以来，由于对设计者有很高的实用价值，就得到了广泛的应用。

本研究讨论种可行的三维有限元位移反分析方法的原理与工程应用，这种方法这里简称。

它主要是利用地质坑道开挖引起的位移反分析岩体的弹性模量和岩体应力的水平分量。

同时，也试图解决这种反分析方法的解的唯性问题。

⒈简介首先，工程设计中，设计者必须知道工程区域的地质条件。

必须知道岩体的些重要力学参数，比如，岩体的弹性摸量和主要应力分量等。

尽管有多种原位实验方法可以得到这些力学参数，比如可以利用剪切实验得到岩体的弹性模量，钻孔应力解除法实测地应力。

如果地质条件十分复杂，设计者就很难进行现场原位实验。

方面，因为地质条件的复杂性，工程区域附近不同的测点力学参数不同，为了充分描述岩石力学参数，就需要大量的现场实验。

另方面，如果在工程区域进行大量的现场原位实验，就需要相当的费用和时间，这是大多数工程承受不起的。

因此，就需要新的方法来解决这个问题。

世纪年代提出的反分析方法，就是出现的新方法之，由于明显的工程实用价值，引起了广泛的注意。

许多研究者从不同的角度研究这种理论和方法，得到了许多创新的反分析方法，本文作者提出的地质坑道三维有限元位移反分析方法简称就是其中的种。

在个重要工程的成功应用表明，这种反分析方法的结果是可靠的，对设计者具有重要的价值。

它的主要优点是利用地质坑道开挖引起的委蛇，这些坑道包括实验坑道排水坑道引水坑道。

这些坑道可以设计开挖应用于其它工程目的，因此减少了时间和费用。

中国矿业大学届本科生毕业设计第页在许多重要的岩土工程项目，比如，水库和水电站建设工程，就需要超过米的地质坑道和其它隧道。

这就使得成了对设计者非常有用的方法。

为了方便岩土力学领域和岩土工程设计者，本文总结了的原理和工程应用。

⒉的基本假定理论上，这种反分析方法可应用于弹性弹塑性粘弹性介质，为了使反分析结果对设计有更高的应用价值，常假定拟研究的介质是弹性和各向同性的。

当然，这种假定常常不能反映实际地质情况，只是基于方便设计的种近似假定。

下面的处理方法可以纠正这种情形从而得到更加符合实际的结果⒈用相对均匀的地质条件反分析不同截面⒉为了减少爆破和非均匀截面的影响，采用光面爆破。

在实践中，设岩体是弹性介质，假设岩体和实际岩体的差别可以通过把岩体的变形模量视为弹性模量考虑进去。

设计者使用宏观和平均值的经历使他们很容易接受这种弹性性质的假设。

这与许多实验和观察结果是相致的。

⒊三维有限元位移反分析参数的确定为了提高结果的可靠性，就必须使参数个数尽可能地少。

也就是说，选择些对工程有更大影响同时通过其它方式很难确定的参数。

岩体弹性模量就是这种工程设计需要的基本力学参数。

因此，是三维有限元反分析的个反演参数。

假设岩体应力是含有六个独立分量的张量，选择水平地应力分量，该应力分量垂直于主坑道轴线，它不仅对坑道稳定性有重要影响，而且重复测试也很困难。

如果地质坑道轴线与主隧道轴线相似，就经常被视为的个参数。

如上所述，假设反分析对泊松比不敏感，在中反分析参数只包括和。

⒋基本原理和方法显示了的基本情况。

由于对称性，只给出了半个反分析模型。

这里假设垂直地应力作用于模型的上表面。

侧面上，作用个梯形应力，其中，模型的上边为，下边为。

模型的边界条件是左右边界在方向是固定的，前面在方向是固定的，底面在方向上是固定的，坑道轴线沿中国矿业大学届本科生毕业设计第页平面，平行于轴。

当在隧道面开挖坑道时，选择与平面相距的监测平面，如所示，在监测平面上几个监测点上安装监测设备。

然后，从面，沿着轴线开挖，爆破前进到达平面。

就可以通过设备记录由于开挖引起的位移。

因为可以看作是弹性模量泊松比垂直于隧道轴线的水平地应力分量垂直应力分量和岩体容重的作用结果，因此，可以得到，因此，理论上，可以从足够多的现场测量位移反分析，得到未知参数和。

如果能够证明结果是唯的，这些未知参数的真实值就可以通过数值分析和图表方法得到。

数值分析的为了方便介绍这种方法，沿着中的反分析模型上监测平面剖切，如所示。

虽然位移监测设备的种类数量和布置会受地质条件的影响，只有垂直和水平应变仪和分别在顶部和侧墙。

这种用于监测位移的选择剖面简单而且经常在中应用。

般来说，通过以下步骤实施选择反分析的地质测点。

标准化模型和选择位移量测平面。

方面，三维反分析需要大量的计算，特别是当有很多实验截面时。

因此，只有标准化反分析模型能够减少费用同时加快反分析速度。

另方面，在标准反分析模型时，最主要的工作是三维有限元网格划分和位移监测平面。

⒈标准化反分析模型基于坑道尺寸的标准化方法得到中国不同部门的广泛接受，把坑道形状和爆破环设计成不同的标准反分析模型和相关的三维有限元网格划分。

⒉标准化位移监测平面下面两点在考虑位移监测平面标准化时很重要中国矿业大学届本科生毕业设计第页把坑道顶部的垂直位移和侧墙的水平位移视为最主要的监测位置每监测点必须在标准网格划分中有重要特征，为了满足这个需要，网格划分可以在构造上有所不同。

光面爆破技术的应用，测量数据的初步分析剔除些不可用的数据。

监测点位移计算和基于三维有限单元的三维标准模型。

三维有限元网格划分和监测平面的标准化使得应用成为可能，所以可以很方便地实现有限元计算。

为了进步的研究，需要简单介绍其原理。

在这个过程中，应力问题就转化为位移问题的研究。

根据模型和，下面的四种力是独立的作用于侧面的水平均匀分布荷载同时在侧面边界上还作用有三角形分布的水平力，在底面该水平力大小为作用于模型上边界的均匀分布力岩体的重力容重为。

因为是基于弹性假设，由开挖引起的位移可以通过下面的公式得到式中，，，分别是四种力单独作用于有限元模型上引起的开挖位移。

，分别是开挖实测位移与上面四种荷载单独作用于引起的位移比值。

他们可以通过下面的公式得到上式中的和其它系数可以如下计算得到尺寸比水平力比垂直均匀力比中国矿业大学届本科生毕业设计第页三角形水平侧向压力比容重比弹性模量比式中下标表示的计算参数。

标准化有限元网格划分，标准参数等，标准位移解等，已经提前在计算机盘中储存。

因此只需要很少时间就可计算出，这样在上快速地得到反分析结果。

基本步骤⒈假设和，计算和⒉计算出计算值和和与之相应的监测位移值，的比值。

由上面的结算结果进步计算上面两种比例的平均值，即⒊计算并分析如果式中，是个比大的反分析容差，它是根据经验提前设定，等于，通过下式得到如果就需要进步分析，的关系，把调整为，由下式得到中国矿业大学届本科生毕业设计第页如果，那么就去个比大的值，使有所增加否则，在范围内取个值，以剪小。

的具体值根据跌代条件的算符求得。

⒋对于新的组合和，重新通过节中的方法重新计算和，接着用式反分析，知道满足公式为止。

反分析结果的评价的图谱法这也是的个重要特征。

它的具体原理和方法描述如下。

使用坐标系统和图的图谱法中，水平地应力分量为坐标系统纵坐标，位移为横坐标，这样，的图谱法坐标系统就可建立。

⒈两组值，和，同前面样赋值。

然后不同监测点的位移就可根据三维有限元模型计算出。

用侧墙的监测点水平位移为例，可以得到位移值和。

⒉在坐标系中，和点，被表示了出来。

沿和连线，交轴于点。

这条线为时，点水平位移的图。

⒊在图中，改变的值，可以得到系列通过点的线，就叫做测点的位移监测图。

如所示，基于新的弹性模量值比如和等，用和等表示相应的点。

在的比例范围内，连接和，它们与线起为过点的线，组成了位移监测点弹性模量变化的图共轭图解法和反演结果中国矿业大学届本科生毕业设计第页检查，发现由于多解的存在，基于图表位移同时反分析和的目的很难实现。

例如，假如测点在水平方向的位移为，在中，可以得到个不同的结果，分别为，。

为了解决多值结果问题，建议采用共轭图解法确定和的唯值。

用为例，图左从监测点的