3.2.2　隧道结构计算的有限单元法

有限单元法是一种数值计算方法，其基本思路是将连续体模型离散成为有限个单元，而单元之间通过节点连接，要求每个单元满足一定的力学条件，最后将所有单元再集成，组合求解问题的数值计算方法。在隧道结构分析中，有限单元法采用线性杆单元模拟锚杆，用梁单元模拟喷射混凝土层，用面单元模拟隧道平面围岩，用体单元模拟空间围岩体，用夹层单元模拟节理，具体计算步骤如下：

（1）将隧道结构离散；

（2）建立单元节点，分析位移与节点之间的关系；

（3）根据虚功原理，用等效节点力代替作用在结构体系上的所有外力；(https://www.daowen.com)

（4）建立体系静力平衡方程；

（5）引入边界条件，根据静力平衡方程求节点位移；

（6）根据几何方程求得单元应变，再根据物理方程求得单元应力。