中交路橋科技是從事工程檢測監(jiān)測、城市安全監(jiān)測預(yù)警與評價、數(shù)字智能化研發(fā)為一體的復(fù)合型高新技術(shù)集團企業(yè)。
1．計算范圍的確定
無論是深埋或淺埋隧道，在力學上都屬于半無限空間問題，簡化為平面應(yīng)變閥題時，則為半無限平面問題。從理論上講，開挖對周圍巖體的影響，將隨遠離開挖部位而逐漸消失（圣維南原理），因此，有限元分析僅需在一個有限的區(qū)域內(nèi)進行即可。確定計算邊界，一方面要節(jié)省計算費用，另一方面也要滿足精度要求。實踐和理論分析證明，對于地下洞室開挖后的應(yīng)力和應(yīng)變，僅在洞室周圍距洞室中心點3-5倍開挖寬度（或高度）的范圍內(nèi)存在實際影響。在3倍寬度處的應(yīng)力變化一般在lo%以下，在5倍寬度處的應(yīng)力變化一般在3%以下。所以，計算邊界即可確定在3-5倍開挖寬度。在這個邊界上，可以認為開挖弓1起的位移為零。此外，根據(jù)對稱性的特點，分析區(qū)域可以取1/2（1個對稱軸）或1/4（2個對稱軸）。
2．結(jié)構(gòu)體系離散化
將巖體與支護結(jié)構(gòu)離散為有限元僅在節(jié)點處鉸接的單元體的組合是有限單元法的基礎(chǔ)。對平面應(yīng)變問題常采用的有限單元包括線單元和面單元，如圖5.3.23。對于隧道結(jié)構(gòu)體系離散化后往往是各種類型單元的組合：二節(jié)點和三節(jié)點桿單元用以模擬錨桿；二節(jié)點和三節(jié)點梁單元用以模擬噴射混凝土；三節(jié)點和六節(jié)點三角形常應(yīng)變元或四節(jié)點、八節(jié)點四邊形等參單元用以模擬圍巖和二次襯砌。因四邊形等參單元具有應(yīng)力變化連續(xù)，、精度較高、便于網(wǎng)格劃分的優(yōu)點，采用四邊形單元最為適宜。
3．邊界條件和初始應(yīng)力
由于地下工程都是在應(yīng)力巖體中開挖的，因而數(shù)值計算中一般采用內(nèi)部加載方式計算，即由于開挖而在洞周形成釋放荷載，其值等于沿開挖邊界上原先的應(yīng)力并以原來相反的方向作用于開挖邊界上。
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