一类工程问题的有限元数值分析
【摘 要】通过有限元数值模拟方法，建立锚杆挡土墙结构的三维有限元模型，模拟了水平构造应力下锚杆挡土墙的“逆作法”施工过程。计算结果表明：①边坡开挖面的水平位移为“中上部大，下部小”的特点，②锚杆轴力体现为两端小，中间大的“抛物线”状，③开挖面最大水平位移随水平初始应力的增大，基本呈线性增加的趋势。
【关键词】锚杆挡土墙；数值模拟；构造应力
0. 引言
初始应力场基本上是由重力应力场和构造应力场构成的。地应力场的分布对各类建筑物的设计和施工都产生影响，对锚杆挡土墙也是如此，但目前对于锚杆挡土墙的研究大多在重力应力场的研究，对构造应力场的研究报道还不是很多。本文通过有限元数值模拟方法，采用ANSYS 计算程序，建立水平构造应力状态下锚杆挡土墙加固边坡的有限元模型，对锚杆挡土墙“逆作法”施工过程进行模拟，分析水平构造应力场对锚杆挡土墙支护边坡的影响。
边界条件为：底面边界加Y 方向的约束；两个侧面开挖一侧采用滚动支座，另一侧加水平构造应力σ0，竖直方向没有约束，可自由滑动；前后土体不能相互挤压，模型的前后边界加Z 方向的约束。
1.3三维有限元模型的建立
为了减少计算量，取一列锚杆的作用范围作为分析对象，建立的三维有限元模型主要考虑具有有限尺寸的一列锚杆对半无限薄层岩体的整体三维作用。采用有限元计算程序ANSYS 建立了锚杆挡土墙加固边坡三维有限元模型，单元化划分基本采用手动控制，选取六面体八节点等单元进行划分，从而使单元形状比较规则，同时，应尽量避免相邻网格大小发生突变。由于靠近开挖区域的土体应力比较集中，因此该区域的网格划分比较密一些；远离开挖区域的土体，为了减少计算时间，因此该区域的网格划分比较疏一些，整个锚杆挡土墙加固边坡结构共计节点18792个，划分为16008个单元。
1.4锚杆挡土墙“逆作法”施工过程的模拟
锚杆挡土墙的施工实际上是一个边开挖边支护的过程，为了更符合实际工况，使计算结果更有意义，在有限元计算中，对锚杆挡墙边开挖边支护的“逆作法”施工过程进行了模拟 2. 计算结果分析
2.1开挖面水平位移
从前述可以开出，最大开挖面水平位移出现在开挖面上部，开挖面水平位移
一类工程问题的有限元数值分析
【摘 要】通过有限元数值模拟方法，建立锚杆挡土墙结构的三维有限元模型，模拟了水平构造应力下锚杆挡土墙的“逆作法”施工过程。计算结果表明：①边坡开挖面的水平位移为“中上部大，下部小”的特点，②锚杆轴力体现为两端小，中间大的“抛物线”状，③开挖面最大水平位移随水平初始应力的增大，基本呈线性增加的趋势。
【关键词】锚杆挡土墙；数值模拟；构造应力
0. 引言
初始应力场基本上是由重力应力场和构造应力场构成的。地应力场的分布对各类建筑物的设计和施工都产生影响，对锚杆挡土墙也是如此，但目前对于锚杆挡土墙的研究大多在重力应力场的研究，对构造应力场的研究报道还不是很多。本文通过有限元数值模拟方法，采用ANSYS 计算程序，建立水平构造应力状态下锚杆挡土墙加固边坡的有限元模型，对锚杆挡土墙“逆作法”施工过程进行模拟，分析水平构造应力场对锚杆挡土墙支护边坡的影响。
边界条件为：底面边界加Y 方向的约束；两个侧面开挖一侧采用滚动支座，另一侧加水平构造应力σ0，竖直方向没有约束，可自由滑动；前后土体不能相互挤压，模型的前后边界加Z 方向的约束。
1.3三维有限元模型的建立
为了减少计算量，取一列锚杆的作用范围作为分析对象，建立的三维有限元模型主要考虑具有有限尺寸的一列锚杆对半无限薄层岩体的整体三维作用。采用有限元计算程序ANSYS 建立了锚杆挡土墙加固边坡三维有限元模型，单元化划分基本采用手动控制，选取六面体八节点等单元进行划分，从而使单元形状比较规则，同时，应尽量避免相邻网格大小发生突变。由于靠近开挖区域的土体应力比较集中，因此该区域的网格划分比较密一些；远离开挖区域的土体，为了减少计算时间，因此该区域的网格划分比较疏一些，整个锚杆挡土墙加固边坡结构共计节点18792个，划分为16008个单元。
1.4锚杆挡土墙“逆作法”施工过程的模拟
锚杆挡土墙的施工实际上是一个边开挖边支护的过程，为了更符合实际工况，使计算结果更有意义，在有限元计算中，对锚杆挡墙边开挖边支护的“逆作法”施工过程进行了模拟 2. 计算结果分析
2.1开挖面水平位移
从前述可以开出，最大开挖面水平位移出现在开挖面上部，开挖面水平位移