岩体位移反分析实例

{df } =
df x ( x, y, t ) ∂2 ∂2 = dm 2 {u (t )} = dm 2 ∂t ∂t df y ( x, y, t )
u ( x, y, t ) v ( x, y , t )
3. 位移反分析控制信息
（1）测点控制信息： 实际测点数 观测的读数次数 本例中填 4 本例中填 7
4. 量测位移信息
位移量测值： 本例中输入节点编号为1 69，137，205四 本例中输入节点编号为1，69，137，205四 个点的位移值。 即 （-.1169,0.0000） （-.1013, -.05847) .1169,0.0000） （-.05847,-.1013） （0.0,-.1169） .05847,-.1013） 0.0,-.1169）
实例1. 实例1. 弹性位移反演分析实例
1. 按一般有限元网格生成方法形成有限元网格,建立结点 按一般有限元网格生成方法形成有限元网格, 坐标和单元信息数据文件
2. 位移反分析基本控制参数
(1)作何种反分析 (1)作何种反分析 1 线弹性 2 作粘弹性 (2)采用何种反分析模型 (2)采用何种反分析模型 0 线弹性 1 Maxwell模型 Maxwell模型 2 Kelvin模型 Kelvin模型 3 采用鲍埃丁-汤姆逊模型 采用鲍埃丁4 采用广义Kelvin模型 采用广义Kelvin模型 5 采用伯格斯模型 本例中填0 本例中填0 本例中填1 本例中填1
量测位移特性：1量测绝对位移； >1量测相对位移； 本例中填 >1
3. 位移反分析控制信息
（2）测点编号及特征 量测点的总体编号 本例中填 A,B,C,D的编号 A,B,C,D的编号 测值方向： X方向填1，Y方向填2 方向填1 方向填2 本例中 4个结点两个方向均填规定值 （3）巷道埋深 （4） 围岩容重 本例中填 75 本例中填 0.0216
实例2. 实例2. 粘弹性位移反演分析实例
1. 按一般有限元网格生成方法形成有限元网格 建立结点坐标和单元信息数据文件
网格略，断面示意图为右图 图中A 图中A、B、C、D是实测点 位置，AB、CD为两条测线 位置，AB、CD为两条测线 量测相对位移值
2. 位移反分析基本控制参数
(1) 作何种反分析 1 线弹性 2 作粘弹性 (2) 采用何种反分析模型 0 线弹性 1 Maxwell模型 Maxwell模型 2 Kelvin模型 Kelvin模型 3 采用鲍埃丁-汤姆逊模型 采用鲍埃丁4 采用广义Kelvin模型 采用广义Kelvin模型 5 采用伯格斯模型 本例中填 4 本例中填 2
2. 位移反分析基本控制参数
(3) 反演的何种问题 1 平面应力问题 2 平面应变问题 本例中填2 本例中填2 (4) 采用的反分析方法 0 弹性逆解法 1 粘弹性逆解回归法； 2 粘弹性逆解优化法； 本例中填0 本例中填0
& (t ≠ df {u&(t )} =0 x ( x, y, t ) ∂ 2 u ( x, y, t ) ∂2 {df } = = dm 2 {u (t )} = dm 2
df y ( x, y, t ) ∂t ∂t v( x, y, t )
2. 位移反分析基本控制参数
(5) 单元的力学参数 泊松比: 泊松比: 本例中填 0.3
(6) 边界约束条件: 边界约束条件: 节点某方向有约束时赋 0 无约束时赋 1 本例中结点1~17y方向有约束赋 本例中结点1~17y方向有约束赋 0 结点205~221x方向有约束赋 结点205~221x方向有约束赋 0
量测位移值 (cm)
t(天) 14 16 18 21 23 25 27 uB -4.878 -5.838 -6.494 -7.622 -7.898 -8.153 -9.001 uA 4.878 5.838 6.494 7.622 7.898 8.153 9.001 uD-C 5.326 7.102 8.376 10.862 11.840 12.818 14.810 t(天) 29 35 36 39 46 48 50 uB -9.594 -10.856 -11.474 -11.693 -12.193 -12.327 -12.473 uA 9.594 10.856 11.474 11.693 12.193 12.327 12.473 uD-C 17.040 19.618 20.392 21.008 21.986 22.518 22.682
量测位移特性：1量测绝对位移； >1量测相对位移； 本例中填 1
3. 位移反分析控制信息
（2）测点编号及特征 量测点的总体编号 本例中填 1,69,137,205 测值方向： X方向填1，Y方向填2 方向填1 方向填2 本例中 4个结点两个方向均填规定值 （3）巷道埋深 （4） 围岩容重 本例中填 1000 本例中填 0.026
{df } =
df x ( x, y, t ) ∂2 ∂2 = dm 2 {u (t )} = dm 2 ∂t ∂t df y ( x, y, t )
u ( x, y, t ) v ( x, y , t )
3. 位移反分析控制信息
（1）测点控制信息： 实际测点数 观测的读数次数 本例中填 4 本例中填 1
df y ( x, y, t ) ∂t ∂t v( x, y, t )
2. 位移反分析基本控制参数
(5) 单元的力学参数 泊松比: 泊松比: 本例中填 0.3
(6) 边界约束条件: 边界约束条件: 节点某方向有约束时赋 0 无约束时赋 1 本例中底面结点y 本例中底面结点y方向有约束赋 0 左右边界结点x 左右边界结点x方向有约束赋 0
Π = Πε −W + ∑Π f
5. 执行位移反分析程序
本例在执行过程中，根据程序执行过程中的提示信 息，对第7章所介绍的5 息，对第7章所介绍的5种流变模型都进行了反演分析， 从中进行相关分析、方差分析和模型辩识，最后给出了 程序认为最佳的反分析结果。
6.反分析结果 6.反分析结果
特征参数
σ x0
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
2. 位移反分析基本控制参数
(3) 反演的何种问题 1 平面应力问题 2 平面应变问题 本例中填 2 (4) 采用的反分析方法 0 弹性逆解法 1 粘弹性逆解回归法； 2 粘弹性逆解优化法； 本例中填 1
& (t ≠ df {u&(t )} =0 x ( x, y, t ) ∂ 2 u ( x, y, t ) ∂2 {df } = = dm 2 {u (t )} = dm 2
4. 粘弹性位移反分析的基本参数
（1）填写空间效应的影响 1 不考虑空间效应 2 考虑空间效应 本例中填 2 （2）量测过程中，空间效应影响范围内工作面推进的次数 （包括t=0时的推进） （包括t=0时的推进） 本例中填 4 （3）空间效应范围内工作面推进时的时间值 本例中填 3.0，5.0，8.0，12.0 3.0，5.0，8.0，
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(MPa) -1.7730
σ y0
(MPa) -1.807
τ xy 0
(MPa) -1.0954
E0
(MPa) 269～7500
η2
(Pa•s) /
实测值
反算值
-2.2988
-1.807
-0.792
199.318
1.5956×10
14
由现场围岩的变形规律与破坏情况可知，反分析结果是正确的。 （也可用上面的反算结果，执行流变有限元分析进行验证）
Π = Πε −W + ∑Π f
5. 执行位移反分析程序 6. 反分析结果
MODULUS E 43269.690 STRSX -26.0001 STRSY -26.0000 STRSXY .0019
7. 误差分析
弹模相对误差= 43271-43269.69） 弹模相对误差=（43271-43269.69）/43271=0.00303% 应力相对误差= 26.0001-26） 应力相对误差=（26.0001-26）/26=0.00038%
4. 粘弹性位移反分析的基本参数
（4）实际量测时的时间值，程序默认量测断面开挖时t=0 ）实际量测时的时间值，程序默认量测断面开挖时t=0 本例中填 12，14，16，18，21，23，25，27， 12，14，16，18，21，23，25，27， （5）位移量测值 本例中输入节点AB、CD两测线的实测位移值 本例中输入节点AB、CD两测线的实测位移值 由于量测相对位移每次读数仅有两个值，根据现场 变形的对称性 ，将AB测线方向的相对值近似看作A、B ，将AB测线方向的相对值近似看作A 两点绝对位移之和，因此输入实测位移为下表所示。
岩体位移反分析实例演示
制作人: 制作人:
王 芝 银
北京) 中 国 石 油 大 学 (北京)
本章岩体工程位移反分析实例均采用有限元法 进行计算。根据本章岩体工程位移反分析原理形成 进行计算。 的有限元反分析程序可利用现场量测的弹性、 的有限元反分析程序可利用现场量测的弹性、或粘 现场量测的弹性 弹性蠕变位移，进行岩体弹模、粘弹性模量、粘弹 弹性蠕变位移，进行岩体弹模、粘弹性模量、 性系数及初始地应力的反分析， 性系数及初始地应力的反分析，为数值分析及工程 设计提供较可靠的初始参数。由于本章位移反分析 设计提供较可靠的初始参数。 程序涉及内容多，程序使用具有一定的复杂性。因 程序涉及内容多，程序使用具有一定的复杂性。 此，这里只给出实例的简单执行过程的演示。 这里只给出实例的简单执行过程的演示。