Численное моделирование напряженного состояния вблизи подземных выработок гидротехнических сооружений методом фиктивных нагрузок

• Автор: Васкес Рамирес Аббон Алекс
• Шифр специальности: 05.23.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 131 с. : ил

Содержание
Введение

1. Состояние вопроса и задачи исследований

1.1. Общие сведения о туннелях, их проектировании и расчете

1.2. Поперечные сечения гидротехнических туннелей, формы

и размеры

1.3. Методы расчета туннелей

1.3.1. Метод конечных элементов

1.3.2. Метод граничных элементов

1.3.3. Сравнение методов конечных и граничных элементов

1.4. Заключение по разделу 1

2. Применение метода фиктивных нагрузок (МГЭ) к расчету гидротехнических туннелей
2.1. Техника граничных элементов
2.2. Внутренняя и внешняя задачи
2.3. Постановка задач теории упругости
2.4. Преобразование координат
2.5. Распределенная нагрузка
2.6. Постоянное нормальное напряжение вдоль полоски
конечной ширины
2.7. Численное решение задачи о распределенной нагрузке
2.8. Численная процедура
2.9. Метод фиктивных нагрузок
2.9.1. Задача Кельвина для плоской деформации
2.9.2. Постоянные усилия вдоль отрезка
2.9.3. Численная процедура
2.9.4. Преобразование координат
2.9.5. Коэффициенты влияния

2.9.6. Собственные влияния элемента: диагональные члены
в матрице граничных коэффициентов влияния
2.9.7. Вычисление тангенциальных напряжений вдоль границы
2.9.8. Внешняя задача для гидротехнической выработки
2.9.9. Условия симметрии
2. Ю.Заключение по разделу 2
3. Определение напряженного состояния вблизи выработок подземных ГТС методом фиктивных нагрузок
3.1.1. Структура программы 7
3.1.2. Описание граничных контуров
3.1.3. Симметрия
3.1.4. Единицы измерения
3.2. Постановка задачи и параметрический анализ напряженного состояния вблизи выработок подземных ГТС
3.3. Заключение по разделу 3
4. Сейсмический расчет выработок подземных ГТС
4. 1. Заключение по разделу 4
Заключение
Список использованной литературы

Введение
Актуальность проблемы. Подземные гидротехнические сооружения (ГТС) широко распространены и являются одними из самых сложных и трудоемких типов сооружений, входящих в состав гидроузлов, мелиоративных систем и систем водоснабжения. В качестве водопроводящих или водопропускных сооружений их строят под землей в тех случаях, когда открытая выемка грунтов неэкономична, водовод проходит через густонаселенную или густозастроенную местность, или на ней возможны оползни, осыпи, камнепады.
Вместе с тем, при возведении сложных гидротехнических комплексов широко развито и строительство автодорожных туннелей в качестве подходных к зданиям гидроэлектростанций.
Современные нормы проектирования рекомендуют применять два подхода к расчету конструкций туннелей:
— расчет методами строительной механики и сопромата;
— расчет методами механики теории деформируемого твердого тела (теории упругости, упруго-пластичности и др.).
При этом наиболее предпочтительными являются численные методы, поскольку они позволяют определить напряженное состояние вблизи сложных по форме выработок подземных ГТС с учетом разнообразных факторов, встречающихся в практике проектирования.
Большинство распространенных сейчас программных средств, реализуют, в основном, метод конечных разностей (МКР) и метод конечных элементов (МКЭ). В тоже время, в расчетах подземных ГТС пока не нашел своего применения метод граничных элементов (МГЭ), наиболее приспособленный для выработок сложного очертания.
В настоящее время отсутствуют систематизированные данные о напряженном состоянии вблизи выработок разнообразной формы, встре-

компоненту смещения Ну от действия силы Р’у , показанной на рис.2.4, и называется функцией влияния этой силы.
Рис.2.4. Суперпозиция сил
В случае непрерывного распределения нагрузки на границе полуплоскости решение может быть найдено путем интегрирования. Предположим, что напряжения у = аху и ty=ayy заданы следующим образом:
<7^=0, -оо<зс<оо,у> = 0;
°яг{ Р?(Х)А £х<Ьг',у = 0, (2.5.2)
О в других точках при у = 0.
Функция Ру (х) может иметь вид, показанный для примера на рис.2.5. Результирующая сила (на единицу длины) Fy в пределах малого участка границы около точки х = £ представляется произведением напряжения в этой точке РД|) на длину <1%, в пределах которой оно действует, т. е.
Ру(Л)= Ру (£№ (2.5.3)