岩体位移反分析实例

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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
{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
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
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
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%
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
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）
(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）
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。
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。
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
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
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，
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
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
Π = Πε −W + ∑Π f
5. 执行位Βιβλιοθήκη 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