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基于强度折减法的隧洞群稳定性分析

张功  
【摘要】:有限元强度折减法在边坡稳定性分析中的应用越来越广泛,而在隧洞及隧洞群的稳定性研究中却相对较少。本文用强度折减法对隧洞的稳定性进行了研究,主要包括以下内容: (1)总结了隧洞稳定性的研究现状,并对强度折减方法进行了概述。 (2)非线性有限元法在分析隧洞稳定性问题中非常重要,文中简单介绍了非线性问题的分类,对非线性有限元求解方法,即迭代法、增量法及混合法的求解过程和迭代收敛准则作了论述。 (3)针对使用强度折减法分析隧洞稳定性的三种失稳判据,即:塑性区贯通判据、特征点位移突变判据及计算不收敛准则判据进行比较,并分别对单洞、双洞及四洞三种不同情况失稳判据的适用性进行了讨论。此外,对非均质岩土层条件下的隧洞稳定性进行了讨论,比较分析了分层折减与整体折减的适用性。 (4)推导了Drucker-Prager强度准则与三剪强度准则的参数转化关系,并就两种不同的强度屈服准则对隧洞的稳定性影响进行了比较分析,总结了三剪强度准则中不同中主应力影响系数b对隧洞安全系数的影响。 (5)对某水电站引水发电隧洞,分别选取位于Ⅳ类和Ⅴ类围岩地质条件下的剖面应用有限元强度折减法进行了岩体的参数反演,并用反演后的岩体参数分析了两剖面在施工阶段围岩稳定性以及运行阶段和有地震作用下的隧洞围岩及支护结构稳定性。


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