考虑参数空间变异性的衬砌结构力学响应分析

作者：张欢

来源：现代隧道技术, 2022, 59(03): 88-98.

DOI：10.13807/j.cnki.mtt.2022.03.011

• 空间变异性
• Karhunen-Loève级数展开
• 随机有限单元法
• 改进Timoshenko梁单元

针对支护-围岩系统的参数空间变异性，在随机场理论的基本框架下，提出了非线性地基梁随机有限元分析法。利用Karhunen-Loève级数展开法将随机场进行离散，模拟了围岩荷载与支护-围岩系统相互作用的空间变异性，并利用多随机变量模型模拟了衬砌参数的空间变异性。在此基础上，利用非线性弹簧与改进的Timoshenko梁单元，构造了非线性地基梁单元，并编写了相应的计算程序。运用该程序对支护的力学响应进行分析，并得出了4种典型力学响应规律：（1）同一变异源对支护力学响应的影响程度具有选择性；（2）同一力学响应对变异源的敏感程度具有差异性；（3）围岩等级对力学响应规律的影响具有决定性；（4）力学响应的空间分布规律具有统一性。