统一强度安全系数法在隧洞围岩稳定评价中的应用

2015-08-19王冬林张子建李虎星

河南水利与南水北调 2015年12期

□王冬林 □张子建 □李虎星

（河南省水利科学研究院河南省水利工程安全技术重点实验室）

0 引言

在岩石力学以及工程结构的有限元弹塑性分析中，与Mohr-Coulomb、Drucker-Prager强度理论相比，统一强度理论具有统一的模型，统一的数学表达式，易于在弹塑性有限元程序中实施[1]。现有商业有限元软件中的岩土材料本构模型，尚未包括统一强度理论的弹塑性本构模型，ADINA软件业也不例外。尝试编写Fortran程序对材料的本构进行二次开发，因不能与ADINA接口程序和输出程序建立良好衔接而未能实现。为了能够借助统一强度理论这一重要的本构关系，建立适用于各种岩土材料的统一强度准则安全系数法，并能实现有限元数值分析计算，故开展以下研究工作。

根据统一强度理论推导弹塑性本构矩阵，结合统一强度安全系数的定义，编写相应的Fortran计算程序，并验证该程序的可靠性。利用自编程序对隧洞算例进行有限元数值分析和点计算安全系数计算，并结合Surfer软件处理数据结果。与ADINA有限元软件的分析结果进行比较，比较不同屈服条件下安全系数的计算结果，分析安全系数法的优点，以及统一强度理论的优缺点。