(4.4.1)--4-4 地下建筑结构算例.ppt

地下建筑结构

第4章地下建筑结构的计算方法

知识4地下建筑结构算例

本科教学工作水平评估情况汇报本科教学工作水平评估情况汇报（一）概述地层结构法主要包括如下几部分内容：地层的合理化模拟、结构模拟、施工过程模拟以及施工过程中结构与周围地层的相互作用、地层与结构相互作用的模拟。针对不同的地下建筑，可进行相应的合理简化、采用相对适合的本构模型进行数值模拟。4.4地下建筑结构算例

本科教学工作水平评估情况汇报本科教学工作水平评估情况汇报（二）地层的模拟经过多年的发展，地层材料发展了多种模型，有各向同性线弹性、非线性弹性及弹塑性或横观各向异性、正交各向异性弹性模型；考虑周围地层时间效应的粘弹性、粘弹塑性模型；由于地下水在围岩及土体中的渗流，先后发展了渗流耦合模型，考虑到土体中孔隙水压力的变化，发展了固结模型等。4.4地下建筑结构算例

本科教学工作水平评估情况汇报本科教学工作水平评估情况汇报（二）地层的模拟针对岩体所表现出的非线性、时间效应，应用较多是弹塑性模型和粘弹性模型。弹塑性模型有多种屈服准则，例如Drucker—Prager屈服准则、Mohr-Coulomb准则、剑桥模型，以及多种硬化准则等。粘弹性模型有Maxwell、开尔文模型以及三元件模型等多种模型，以上模型反映岩体不可逆、剪胀、应变软化、各向异性等种种不同情况。土体介质，非线弹性、剑桥模型、固结模型以及粘弹塑性模型应用较多。对岩体内部存在的节理、裂隙等常见的地质现象，一般为接触面材料，采用节理单元模拟。4.4地下建筑结构算例

本科教学工作水平评估情况汇报本科教学工作水平评估情况汇报（三）施工过程的模拟时空效应工作面的限制，围岩的变形不能自由、充分的释放，应力重分布不能很快的完成。距工作面2~3倍洞径，掘进面的空间约束效应才完全消失，应力得到充分释放。4.4地下建筑结构算例

本科教学工作水平评估情况汇报本科教学工作水平评估情况汇报（三）施工过程的模拟时空效应应力释放、重分布要一个过程，表现出明显的时间效应，即岩体的流变失效作用，即使在空间效应消失之后，变形仍在发展。作业面附近，两种效应的耦合作用。4.4地下建筑结构算例

本科教学工作水平评估情况汇报本科教学工作水平评估情况汇报（三）施工过程的模拟时空效应隧道掘进面的空间几何效应在洞轴方向表现为“半圆穹”约束，在洞室横断面表现为“环形约束”。4.4地下建筑结构算例

本科教学工作水平评估情况汇报本科教学工作水平评估情况汇报（三）施工过程的模拟时空效应研究方法：数值模拟、现场实测。数值模拟：二维或轴对称问题模拟：强调围岩的特性，可以考虑非线性、塑性、蠕变、应力路径以及不连续面等，用位移释放系数来模拟时空效应。三维模拟：几何模型复杂，计算机硬件的限制，侧重于地下结构的空间特性，一般采用弹性、粘弹性模型等。4.4地下建筑结构算例

本科教学工作水平评估情况汇报本科教学工作水平评估情况汇报（三）施工过程的模拟初始地应力的计算初始地应力可采用有限元计算法和设定水平侧压力系数法。对岩石地层，初始地应力分为自重地应力和构造地应力两部分。其中自重地应力由有限元法求得，构造地应力可假设为均布或线性分布等。对软土地层，常需根据水平侧压力系数计算初始地应力。4.4地下建筑结构算例

本科教学工作水平评估情况汇报本科教学工作水平评估情况汇报安徽理工大学-城市地下空间工程（三）施工过程的模拟施工过程的有限元模拟地下工程开挖施工过程主要包括岩土体分部开挖及支护结构的分层设置等。用以模拟上述不同施工阶段的力学性态的有限元方程可写为4.4地下建筑结构算例

本科教学工作水平评估情况汇报本科教学工作水平评估情况汇报安徽理工大学-城市地下空间工程（三）施工过程的模拟施工过程的有限元模拟任一施工阶段的位移、应变和应力为4.4地下建筑结构算例

本科教学工作水平评估情况汇报本科教学工作水平评估情况汇报安徽理工大学-城市地下空间工程（三）施工过程的模拟注浆模拟在施工过程中，注浆是常用的地层加固方法，在施工模拟时，通常采用材料替换法进行模拟。注浆后的地层用一种新的材料模拟，以反映注浆后材料的力学性质的变化。4.4地下建筑结构算例

本科教学工作水平评估情况汇报本科教学工作水平评估情况汇报安徽理工大学-城市地下空间工程（四）结构的模拟地下建筑结构的合理化模拟对结构内力有很大影响。锚喷支护一般采用杆单元模拟，也可对锚杆加固区的围岩取用提高的c、φ加以考虑；支撑、钢支架及衬砌一般采用梁单元模拟。衬砌结构也可采用四边形等参单元模拟，地下连续墙、桩一般也采用梁单元模拟。杆单元或梁单元都可以采用弹塑性模型、粘弹性模型以及和温度有关的本构模型。4.4地下建筑结构算例

本科教学工作水平评估情况汇报本科教学工作水平评估情况汇报安徽理工大学-城市地下空间工程（四）结构