2地层结构有限元计算方法初始地应力的计算本构模型施工过程的模拟构造应力构造地应力可假设为均布或线性分布,并直接叠加在自重地应力上得到初始地应力,计算式为初始地应力的计算自重应力采用有限元方法或给定水平侧压力系数法计算。由有限元法计算时,将自重荷载转化为等效结点荷载计算初始地应力场。给定水平侧压力系数法是给定水平侧压力系数K0,按下式计算初始地应力:本构模型岩石线弹性模型对于平面应变问题,横观各向同性体的弹性应力增量可表示为:非线性弹性模型采用邓肯-张模型的假设,应力-应变用双曲线关系近似描述,在主应力σ3不变时轴向应变ε1和侧向应变ε3之间也假设是双曲线的关系在不同应力状态下弹性模量的表达式为不同应力状态下泊松比的表达式为由Ei和νi即可确定该应力状态下的弹性矩阵[D]。弹塑性模型屈服准则材料进入塑性状态的判断准则采用Drucker-Prager或Mohr—Coulomb屈服准则,当采用Drucker-Prager屈服准则时式中I1为应力张量第一不变量,J2为应力偏量的第二不变量,并有对Mohr—Coulomb屈服准则,有②弹塑性矩阵材料进入塑性状态后,其弹塑性应力—应变关系的增量表达式:③弹塑性分析计算过程增量时步加荷过程中,部分岩土体进入塑性状态后,由材料屈服引起的过量塑性应变以初应变的形式被转移,并由整个体系中的所有单元共同负担。每一时步中,各单元与过量塑性应变相应的初应变均以等效结点力的形式起作用,并处理为再次计算时的结点附加荷载,据以进行迭代运算,直至时步最终计算时间,并满足给定的精度要求。各向同性材料的弹性应力增量可表示为梁设梁在局部坐标系下结点位移为对应的结点力为则:杆设杆在局部坐标系下结点位移为对应的结点力为则:接触面接触面采用无厚度节理单元,不考虑法向和切向的耦合作用,用增量形式可表示为:
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