开挖模拟在数值流形方法中的实现

›› 2010, Vol. 31 ›› Issue (9): 2951-2957.

开挖模拟在数值流形方法中的实现

焦健¹，乔春生¹，徐干成²

1. 北京交通大学土木建筑工程学院，北京 100044；2. 空军工程设计研究局，北京 100068

收稿日期:2009-04-15 出版日期:2010-09-10 发布日期:2010-09-16
作者简介:焦健，男，1981年生，博士研究生，主要从事岩石力学数值模拟方面的研究工作。
基金资助:
国家自然科学基金资助项目（No. 50478061）。

Simulation of excavation in numerical manifold method

JIAO Jian¹，QIAO Chun-sheng¹，XU Gan-cheng²

1. School of Civil Engineering, Beijing Jiaotong University, Beijing 100044 China; 2. Design and Research Bureau of Air Force Engineering, Beijing 100068, China

Received:2009-04-15 Online:2010-09-10 Published:2010-09-16

摘要/Abstract

摘要：

针对数值流形方法特有的覆盖剖分方式，提出了一种模拟岩土工程中开挖过程的算法。该算法采取某种措施，在覆盖剖分过程中将开挖面视为特殊的不连续面，这种不连续面将其所在的数学网格剖分成不同的流形单元，但却不对所在的数学覆盖作剖分。这样，开挖面两侧虽分属不同的流形单元，但开挖面两侧同一数学网格内的流形单元却具有相同的物理覆盖。采用该算法，无需对开挖面处的单元进行特殊处理，可在整个分析域采用统一的网格形式；同时，打破了原有数值流形方法的限制，将开挖面的位置完全当作连续介质来处理，避免了因将其视为不连续面而产生的误差。验证了算法的可靠性后，将其应用于某假想隧道的开挖模拟，计算结果表明该算法具有一定的应用前景。

关键词: 数值流形方法, 覆盖剖分, 开挖模拟, 开挖释放荷载

Abstract:

An algorithm that can simulate the excavation problem in numerical manifold method (NMM) is proposed according to the special cover system of NMM. In this algorithm, the excavation face is considered as a special kind of discontinuity that divides the mesh it crosses into different elements but doesn’t divide the mathematical cover it crosses. Such manner ensures that the elements on both sides of the excavation face are independent while the elements in the same mesh still have the same physical covers. So the algorithm retains the advantage of NMM that a uniform mesh can be competent to any geometrical conditions, and break the limitation of NMM that the excavation face must be treated as real discontinuity, which will result in unavoidable error. After being verified, the algorithm was used in an excavation simulation of a tunnel; and the results prove that the algorithm has a wide range of application.

Key words: numerical manifold method, forming of cover system, simulation of excavation, excavating released loads

中图分类号:

O 176

焦健，乔春生，徐干成. 开挖模拟在数值流形方法中的实现[J]. , 2010, 31(9): 2951-2957.

JIAO Jian，QIAO Chun-sheng，XU Gan-cheng. Simulation of excavation in numerical manifold method[J]. , 2010, 31(9): 2951-2957.

参考文献

相关文章 15

[1]	刘登学, 张友良, 丁秀丽, 黄书岭, 裴启涛, . 数值流形法中基于适合分析T样条的局部网格加密算法[J]. 岩土力学, 2019, 40(4): 1584-1595.
[2]	韩智铭，乔春生，朱举. 含两组交叉贯通节理岩体的强度及破坏特征分析[J]. , 2018, 39(7): 2451-2460.
[3]	杨石扣，任旭华，张继勋. 基于布尔交运算的三维流形单元生成研究[J]. , 2016, 37(9): 2706-2711.
[4]	刘登学，张友良，谭飞，张礼仁. 六面体覆盖的高阶数值流形方法的探讨[J]. , 2014, 35(S2): 662-666.
[5]	安建永，项彦勇，贾永州，. 既有桩基荷载对邻近浅埋隧道开挖效应及支护内力影响的研究[J]. , 2014, 35(4): 926-932.
[6]	刘泉声，刘学伟. 多场耦合作用下岩体裂隙扩展演化关键问题研究[J]. , 2014, 299(2): 305-321.
[7]	刘建，陈佺. 一种模拟岩石蠕变的数值流形方法[J]. , 2012, 33(4): 1203-1209.
[8]	姜清辉，邓书申，周创兵. 有自由面渗流分析的三维数值流形方法[J]. , 2011, 32(3): 879-884.
[9]	周小义，邓安福. 六面体有限覆盖的三维数值流形方法的非线性分析[J]. , 2010, 31(7): 2276-2282.
[10]	刘红岩，王贵和. 节理岩体冲击破坏的数值流形方法模拟[J]. , 2009, 30(11): 3523-3527.
[11]	周家文，徐卫亚，童富果，褚卫江，张宗亮，刘兴宁 . 糯扎渡水电站1#导流隧洞三维非线性有限元开挖模拟分析[J]. , 2008, 29(12): 3393-3400.
[12]	朱爱军，邓安福，曾祥勇, . 全长黏结锚杆的数值流形方法模型[J]. , 2006, 27(S2): 146-150.
[13]	姜清辉，邓书申，周创兵,. 三维高阶数值流形方法研究[J]. , 2006, 27(9): 1471-1474.
[14]	朱爱军，邓安福，曾祥勇 . 数值流形方法对岩土工程开挖卸荷问题的模拟[J]. , 2006, 27(2): 179-183.
[15]	魏高峰，冯伟 . Wilson非协调数值流形方法[J]. , 2006, 27(2): 189-192.

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