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考虑渐变载荷的围岩衬砌正/反力学问题分析
| 论文题名： | 考虑渐变载荷的围岩衬砌正/反力学问题分析 |
| 关键词： | 隧道衬砌;渐进载荷;位移预测;正问题算法;反问题算法 |
| 摘要： | 衬砌是隧道结构的重要组成部分，关于衬砌的力学行为分析，是隧道结构和安全性分析的重要部分。围岩开挖后，其应力或位移将会释放，其应力或位移的释放并不是在开挖后即刻完成，而是随着时间推移逐渐进行。一衬与二衬的受力变形，除与自身重力与外载荷相关以外，主要是由围岩开挖后的“应力释放”或“位移释放”不完全所致，如何更合理地考虑这种渐进变化的“应力释放”或“位移释放”具有重要的实际工程意义和理论探讨价值。 载荷是产生位移的直接原因，围岩的应力释放也会在洞周产生“释放载荷”，本文将围岩开挖的“位移释放不完全”模拟为载荷的渐进释放，使用表征释放强度及释放速率的参数构造随时间渐变的载荷函数，考虑开挖、一衬和二衬的不同施工时间，将整个过程划分为开挖至一衬工作前、一衬工作后至二衬工作前、二衬工作后至位移收敛三个时间阶段，视围岩与衬砌为弹性和粘弹性介质，利用虚位移原理、有限元法和时域分段自适应法推导位移递推求解方程及各时段间围岩-衬砌有限元递推方程的关联条件，从而求解围岩一衬和二衬耦合问题。所提方法可以更准确地描述各个变量随时间的变化，将原来的时空耦合问题转化成一系列的空间问题，并利用有限元法递推求解方程，当步长改变时可自适应调整从而保证计算精度。 载荷的渐进释放系数以及围岩的力学参数是本文所提方法中的重要参数，而实际工程中往往很难获得，本文通过反问题分析，根据部分样点的位移信息与有限元时域分段自适应法所得的位移预测值构造最小二乘函数，采用差分进化法和L-M法进行极小化求解，从而获得相关参数反演值。本文所提的正/反问题算法均通过数值算例进行了验证。 |
| 作者： | 肖帅 |
| 专业： | 计算力学 |
| 导师： | 杨海天 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 大连理工大学 |
| 学位年度： | 2018 |
| 正文语种： | 中文 |
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