基于光滑有限元的隧道掌子面稳定性分析.pdfVIP

第20卷第2期地下空间与程学报Vol.20

2024年4月ChineseJournalofUndergroundSpaceandEngineeringApr.2024

DOI:10.20174/j.JUSE.2024.02.27

基于光滑有限元的隧道掌子面稳定性分析

王炜，刘锋涛²，周锡文3，杨四海，汤连生4

（1.中国路桥工程有限责任公司，北京100011;2.桂林理工大学土木工程学院，广西桂林541004；

3.香港理工大学土木与环境工程学院，香港999077；4.中山大学地球科学与工程学院，广东珠海519000）

摘要：隧道掌子面稳定是影响地下工程施工安全的重要问题之一。基于塑性上限和下限

定理的极限分析方法是分析掌子面稳定性常用方法之一。其中，自适应混合常应力-光滑应变

极限分析（MCSE-LA）方法在计算精度、效率以及收敛性方法已被证明比传统有限元极限分析

方法具有一定的优势。基于此，首先验证自适应MCSE-LA在隧道掌子面稳定分析中的可行

性，发现该方法求出的隧道掌子面稳定指标（稳定数）与传统有限元上限和下限法相同，同时，

还可以通过基于最大剪应变率自适应网格加密技术获得掌子面失稳模式。另外，还将该方法

用于分析隧道开挖未支护段长度对掌子面稳定性的影响，通过分析总结了稳定数随未支护长

度的变化规律，对指导地下工程施工具有一定的意义。

关键词：隧道掌子面；稳定性；极限分析；光滑有限元

中图分类号：U451文献标识码：A

StabilityAnalysisofTunnelFaceUsingtheSmoothedFiniteElement

4

WangWei,LiuFengtao’,ZhouXiwen,YangSihai,TangLiansheng

(1.ChinaRoadandBridgeEngineeringCo.Ltd.,Beijing10001l,P.R.China;2.SchoolofCivilEngineering,

GuilinUniversityofTechnology,Guilin,Guangxi541004,P.R.China;3.DepartmentofCivilandEnvironmental

Engineering,HongKongPolytechnicUniversity,HongKong999077,P.R.China;

.China)

4.SchoolofEarthSciencesandEngineering,SunYat-SenUniversity,Zhuhai,Guongdong519000,P.R.

Abstract:Tunnelfacestabilityisoneofimportantissuesaffectingthesafetyofundergroundengineering

construction.Thelimitanalysisbasedontheupperandlowerboundtheoremisoneofthecommonlyused

methodologiesforanalyzingthestabilityofthetunnel