一种深埋隧道开挖响应分析的半解析方法技术

本发明专利技术涉及一种深埋隧道开挖响应分析的半解析方法，方法包括：步骤1)建立深埋圆形隧道开挖力学模型，采用数值方法求解模型中弹塑性边界处的应力，所述应力包括三个分量，分别为径向、切向和轴向应力；步骤2)基于有限差分方法，将塑性区划分为n个圆环，从弹塑性边界处向洞壁依次求解每个圆环的应力分量；步骤3)基于各圆环的应力分量和平衡方程求解各圆环半径；步骤4)对应变分量进行分解，基于有限差分方法求解各圆环应变分量；步骤5)基于应变分量求解径向位移。与现有技术相比，本发明专利技术具有提高有限差分的三维半解析方法的计算效率等优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及隧道开挖响应分析，尤其是涉及一种深埋隧道开挖响应分析的半解析方法。

技术介绍

1、隧道开挖后的围岩力学响应是一个复杂的问题，简化的圆形隧道模型开挖的弹塑性分析有助于深刻认识围岩的收敛-约束特性，并进行快速的初步预设计。相比商业软件复杂的建模分析，解析与半解析方法由于其建模的简单性、计算速率快，在参数研究、本构模型验证和非线性力学的认识等方面应用广泛。

2、现有的解析方法都采用形式简单的二维强度准则，忽略中间主应力的影响，如mohr-coulomb准则和hoek-brown准则，来得到严格的解析解。采用二维强度准则的平面应变问题只关心平面内的围岩响应，忽略了轴向应力的影响。在塑性区，轴向应力一般为中间主应力，其对围岩强度和稳定性具有重要的影响，大量的研究验证了其影响的存在。而对于三维hoek-brown准则(例如gzz准则)，甚至二维广义hoek-brown准则，其表达式是超越方程，无法给出显式解析解，需要使用数值方法来求解非线性方程和二阶微分方程，或进行数值积分计算。三维半解析方法的求解方程数会增加，表达式更复杂，两者都会大大增加本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种深埋隧道开挖响应分析的半解析方法，其特征在于，方法包括：

2.根据权利要求1所述的一种深埋隧道开挖响应分析的半解析方法，其特征在于，求解模型中弹塑性边界处的径向应力的具体步骤为：

3.根据权利要求1所述的一种深埋隧道开挖响应分析的半解析方法，其特征在于，将塑性区划分为n个圆环的具体步骤为：

4.根据权利要求3所述的一种深埋隧道开挖响应分析的半解析方法，其特征在于，等径向应力差为：(ps-pcr)/n；

5.根据权利要求4所述的一种深埋隧道开挖响应分析的半解析方法，其特征在于，求解每个圆环的应力分量的具体步骤为：</p>

6.根据...

【技术特征摘要】

1.一种深埋隧道开挖响应分析的半解析方法，其特征在于，方法包括：

2.根据权利要求1所述的一种深埋隧道开挖响应分析的半解析方法，其特征在于，求解模型中弹塑性边界处的径向应力的具体步骤为：

3.根据权利要求1所述的一种深埋隧道开挖响应分析的半解析方法，其特征在于，将塑性区划分为n个圆环的具体步骤为：

4.根据权利要求3所述的一种深埋隧道开挖响应分析的半解析方法，其特征在于，等径向应力差为：(ps-pcr)/n；

5.根据权利要求4所述的一种深埋隧道开挖响应分析的半解析方法，其特征在于，求解每个圆环的应力分量的具体步骤为：

6.根据权利要求5所述的一种深埋隧道开挖响应分析的半解析方法，其特征在于，求解每个圆环的应力分量时，按照从弹塑性...

【专利技术属性】
技术研发人员：苏辰龙，蔡武强，朱合华，卫向阳，马耀财，王肖骏，
申请(专利权)人：同济大学，
类型：发明
国别省市：