1 隧道開挖問題

工程結(jié)構(gòu)總是按照一定的操作順序施工的,控制條件不一定是施工結(jié)束時,而往往在施工過程中。巖土工程分析要動態(tài)地模擬施工過程中結(jié)構(gòu)形體的變化、材料的演變、約束與外載條件的改變等。這是與材料非線性、幾何非線性或邊界非線性而不同的一種非線性,只能用計算過程的模擬才能體現(xiàn)出來,也就是說巖土工程分析應(yīng)當(dāng)是一種動態(tài)的過程分析,只有進(jìn)行過程分析,其結(jié)果才是合理的。

2 非飽和膨脹土的開挖問題

地球表面很大一部分處于干旱或半干旱地帶,因此,工程中遇到的土大多數(shù)處于非飽和狀態(tài),濕陷性黃土、膨脹土、熱帶殘積土和人工填土等都是典型的非飽和土。非飽和土是固-液-汽三相復(fù)合介質(zhì),其工程性質(zhì)十分復(fù)雜,是20世紀(jì)90年代以來國際學(xué)術(shù)界關(guān)注的熱點之一。在一系列的工程問題中,涉及到有效應(yīng)力、變形、水運動、堤壩滲流變形、油氣開采、煤層內(nèi)瓦斯?jié)B流、地基的蒸發(fā)固結(jié)和降雨入滲的滑坡等問題,這些問題一般都必須考慮水、氣兩相流體流動和固相變形之間的相互作用。因而,研究非飽和土的流-固耦合問題具有重大理論和實際意義。

3 施工過程對環(huán)境的影響

國貿(mào)地鐵車站工程具有開挖跨度大、臨時支護(hù)和工法轉(zhuǎn)換頻繁、時空效應(yīng)顯著、地質(zhì)條件復(fù)雜、邊界環(huán)境條件限制嚴(yán)格、施工難度和風(fēng)險極大等特點。國貿(mào)站建設(shè)中的工程問題具有材料非線性、幾何非線性、邊界非線性、時空效應(yīng)等特點。因此,給問題的求解帶來了極大的困難,而這些問題的解決在理論上屬于學(xué)科前沿,反映學(xué)科交叉,因此,針對國貿(mào)站展開相應(yīng)的研究,具有重要的現(xiàn)實意義和學(xué)術(shù)價值。鑒于Abaqus軟件對地下工程問題的良好適應(yīng)性,因此,在研究過程中主要應(yīng)用Abaqus軟件來進(jìn)行相關(guān)的研究工作。

4 邊坡穩(wěn)定的剪切帶計算

應(yīng)變局部化現(xiàn)象在巖土工程中大量存在,最為典型的就是土體失穩(wěn)時形成的剪切帶。剪切帶形成的研究對于評價土工結(jié)構(gòu)物的安全性和穩(wěn)定性等問題具有重要意義。剪切帶現(xiàn)象的本質(zhì)是材料的不穩(wěn)定性,材料不穩(wěn)定研究中的一個十分重要的問題是多尺度和標(biāo)度律的問題。在材料發(fā)生不穩(wěn)定性時,不同的物理過程,不同的微-細(xì)觀結(jié)構(gòu),在某個時間尺度內(nèi),將以其特有的動力學(xué)行為,在某個特征尺度上表現(xiàn)自己,它對計算力學(xué)構(gòu)成了嚴(yán)重的挑戰(zhàn)。

5 降雨入滲條件下非飽和土邊坡分析

降雨入滲是一種典型的非飽和流固耦合現(xiàn)象,需要研究雨水入滲的瞬態(tài)滲流場、土坡變形以及各種邊界條件的影響。分析非飽和流固耦合過程要考慮多因素控制方程,并求出各種邊值問題的解。探討滲流-變形耦合場來研究降雨入滲滑坡,是目前環(huán)境地質(zhì)災(zāi)害和巖土工程需要展開的工作。

6 節(jié)理材料的邊坡穩(wěn)定性分析

巖石是一種非常復(fù)雜的材料。其材料屬性不光表現(xiàn)高度非線性,而且由于節(jié)理的存在表現(xiàn)各向異性。Abaqus在巖石方法不光提供了巖石的塑性屬性,而且提供了其節(jié)理屬性。