基于非线性动力分析的隧洞稳定性评价

发布时间：2018-03-13 23:29

  本文选题：地下工程　切入点：隧洞　出处：《岩石力学与工程学报》2017年S1期 　论文类型：期刊论文

【摘要】：随着地下洞室工程建设的增多,在复杂地质条件及动力条件下的地下洞室的稳定性受到越来越多的重视,其抗震稳定性及加固设计成为保证工程安全运行的重要课题。基于变形加固理论和过应力概念,提出采用塑性余能范数及不平衡力时程评价结构整体稳定性及局部失稳的分析理论。基于三维非线性有限元动力分析,提出适用于地下工程结构抗震稳定性评价的分析方法,并在三维非线性有限元程序TFINE中实现。地下工程结构稳定性的最危险状态通过塑性余能范数时程曲线来确定。通过不平衡力大小及分布的时程变化来确定容易破坏的部位,同时也可以为支护设计提供指导。对隧洞模型的应力位移反应做了分析,并将屈服区与不平衡力分布进行对比,并分析有、无衬砌对结构稳定性的影响。计算结果表明,不平衡力可以直观地表示结构的局部失稳情况,比采用位移、应力和围岩屈服区评价隧洞围岩稳定性更为准确、有效,塑性余能范数可以定量评价隧洞围岩的整体稳定性及围岩衬砌效果。
[Abstract]:With the increase of underground cavern construction, more and more attention has been paid to the stability of underground cavern under complex geological and dynamic conditions. The aseismic stability and reinforcement design have become an important subject to ensure the safe operation of engineering. Based on the theory of deformation reinforcement and the concept of overstress, Based on the dynamic analysis of 3D nonlinear finite element method, an analytical method suitable for seismic stability evaluation of underground structures is presented, in which plastic residual energy norm and unbalanced force are used to evaluate the overall stability and local instability of structures. The most dangerous state of the stability of underground structures is determined by the plastic complementary energy norm time-history curve, and the vulnerable position is determined by the magnitude of the unbalanced force and the time-history variation of the distribution. The stress displacement response of the tunnel model is analyzed, and the yield zone is compared with the unbalanced force distribution, and the influence of no lining on the structural stability is analyzed. The unbalanced force can directly express the local instability of the structure, which is more accurate and effective than using displacement, stress and the yield zone of surrounding rock to evaluate the stability of tunnel surrounding rock. The plastic residual energy norm can quantitatively evaluate the overall stability of the surrounding rock and the lining effect of the surrounding rock.
【作者单位】： 清华大学水沙科学与水利水电工程国家重点实验室;
【基金】：国家重点基础研究发展计划(973)项目(2015CB057904) 国家自然科学基金资助项目(51479097)~~
【分类号】：TV312;TV554

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本文编号：1608624