使用核心置换法进行三维隧道模拟---工作原理
隧道开挖的三维模拟比二维模拟更真实，能够避免与收敛性相关的假设。不过，三维模拟需要大量计算资源和计算时间，因而研究者们一直探索如何用二维模拟近似地表示真实的三维空间。其中核心置换法(Core Replacement)是一种已经被证明是有效的替代方法，换句话说，核心置换法是一种用二维程序模拟隧道三维开挖的技术。Hoek等人 (2008)和Vlachopoulos and Diederichs (2009)详细讨论了这种方法。核心置换法包括建立一个隧道模型，使用简单的平面应变分析确定远离隧道工作面的变形，同时确定塑性区半径。在模拟中，隧道工作面提供了三维支护。当隧道工作面远离感兴趣的区域时，支护力就会减少，直到应力可以用二维平面应变的方法来准确模拟，这个过程对于确定支护安装前的变形量是必要的。
核心置换的目的有两个：首先避免由于材料的突然移除产生的惯性效应，这可能诱发岩体的损伤；其次捕捉由于三维工作面效应而导致的开挖边界周围径向阻力的逐渐减少。核心置换的工作原理是用较软的材料替换隧道的核心材料，以模拟支护安装前发生的变形。在初始阶段，允许原岩应力分布。然后通过逐渐软化拟开挖的材料来考虑支护安装前发生的变形。随着隧道工作面的推进，通过逐步减少岩石的变形模量来实现隧道的渐进开挖过程。确保在每个开挖阶段都达到稳定状态，开挖的最后阶段从隧道模型中移除材料，从而在开挖周边创造一个无牵引力的表面。这种方法类似于Itasca软件使用松弛系数表示开挖效应【渐进减少反作用力实现开挖松弛(Excavation relaxation)】。 著作权归作者所有，欢迎分享，未经许可，不得转载
首次发布时间：2023-05-09
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