分岔隧道稳定性研究

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复杂条件下隧道支护结构稳定性分析

复杂条件下隧道支护结构稳定性分析

复杂条件下隧道支护结构稳定性分析摘要:近年来,随着我国交通运输业的蓬勃发展,多数隧道工程需要在复杂的地质条件下施工,这对隧道施工技术提出了更高的标准和要求。

在复杂地质条件下,隧道支护结构的稳定性在很大程度上决定着隧道施工的质量和安全。

本文讨论了在复杂地质条件下,如何利用有限元模型分析隧道支护的稳定性。

怎样才能确保由于复杂地质条件下,对隧道支护结构的稳定性的保护,是本文研究的关键所在。

关键词:隧道;复杂条件;支护结构;稳定性前言支护设施的可持续性是影响和阻碍隧道建设的主要问题。

如何通过适当的支护来控制隧道的荷载分布,使围岩承载力最大化,我们面临的一个重要问题是如何确保围岩与支护体系的共同承载作用,本文结合具体工程,应分析复杂地质条件下支护隧道结构的稳定性。

一、工程概况公路工程需要大面积隧道开挖。

本工程地质环境复杂,隧道穿越区岩石类型多。

上覆土为碎石土、崩坡积块石,位于隧道进口浅埋段。

隧道最大埋深880m,大型暗挖隧道围岩主要成分为灰岩和白云质灰岩。

沉积岩的物理参数为:灰岩中泊松系数=0.19,粘着系数C=4.0MPa,弹性模量E=8531MPa,内摩擦角=34.6°,白云岩中泊松系数0.24,粘附系数C=1.6MPa,弹性模量E=14003MPa,内摩擦角39.8°,沉积岩等级为四级。

二、隧道支护结构的主要测量方法目前,我国隧道工程的施工和设计中,主要采用现场监测的方法,然后采用反分析法计算岩体参数和原岩应力。

最后,运用经验分析方法对超前支护的安全机理进行了预测,并对隧道结构的最终稳定性进行了预测。

由于隧道内地下作业材料的复杂性,包括环境地质因素、结构因素、施工过程控制水平、隧道施工能力和工程量,对岩石防护结构的研究只能停留在技术理论的简单阶段,停留在单体实体分析领域,这只是一种理论研究工具和广泛的工程实践经验。

在设计和施工中的纯应用力学问题,数学理论是行不通的。

必须在系统论的指导下,从隧道实际情况出发,依靠原型或模型的观测数据和反馈理论与实践。

隧道施工设计中的围岩稳定性分析方法研究

 隧道施工设计中的围岩稳定性分析方法研究

智能化和自动化技术的应用
利用人工智能和大数据技术进行围岩稳定性预测 开发自动化监测和预警系统,提高施工安全性 利用机器人和自动化设备进行隧道施工,提高效率和质量 利用虚拟现实和增强现实技术进行施工模拟和培训,提高施工质量和效率
跨学科融合和交叉创新
围岩稳定性分析的未来发展趋势将更加注重跨学科融合和交叉创新 跨学科融合可以带来新的思路和方法,提高围岩稳定性分析的准确性和可靠性 交叉创新可以促进不同学科之间的交流和合作,推动围岩稳定性分析技术的进步和发展 跨学科融合和交叉创新将为围岩稳定性分析的未来发展提供新的机遇和挑战
实践应用中常见的围岩稳 定性问题及解决方法
围岩稳定性分稳定性分析 的准确性和可靠性
围岩稳定性分析 的未来发展
分析方法的改进和创新
引入新的数据分析技术,如机器学习、深度学习等 改进现有分析方法,提高计算效率和准确性 结合工程实践,开发新的围岩稳定性分析方法 加强与其他领域的交叉学科研究,如地质力学、岩体力学等
经验公式法
原理:根据大量实测数据和经 验总结出的公式
适用范围:适用于各种地质条 件和围岩类型
优点:简单易用,结果可靠
缺点:需要大量的实测数据和 经验积累
围岩稳定性分析 的流程
收集资料和现场勘查
收集地质资料:包括地形、地质构造、岩性、地下水等 收集施工资料:包括施工方法、施工进度、施工质量等 现场勘查:实地考察隧道施工现场,了解围岩实际情况 收集监测数据:通过监测仪器收集围岩变形、应力等数据
隧道施工过程中的 围岩稳定性分析: 实时监测围岩稳定 性,及时调整施工 方案和施工方法, 确保隧道施工的安 全和质量。
隧道施工后的围 岩稳定性分析: 评估隧道施工对 围岩稳定性的影 响,为后续运营 和维护提供依据。

分岔隧道设计施工关键技术分析(新)

分岔隧道设计施工关键技术分析(新)
长大隧道全部设置为连拱又不经济,因此在隧道内有必 要将左右洞室逐渐分离,这样就形成了分岔隧道。
4.1 分岔隧道的特点
1、分岔隧道一般紧邻特大桥梁,洞口地形条件较差,施工场 地狭小;
2、为保证结构及运营安全,从桥梁到分岔隧道,在路线平面 上应合理过渡;
3、分岔隧道的洞口段不仅隧道结构复杂多变,而且埋置深度 浅,地质条件差;
三座隧道洞口段岩体均为弱~微风化灰岩,表层风化较严重,岩体内节理、 裂隙较发育,裂隙面溶蚀较严重,但是洞身范围,特别是基础附近岩质坚硬,岩 体体完整性较好。因此,尽管洞口部分衬砌处于Ⅲ类围岩之中,但是均未设置仰 拱。
5.2 分岔隧道设计——四车道大拱2
无分隔墙的四车道大拱设计采用双层复合衬砌。初期支护为25cm厚喷射混凝 土,内置双层Φ8钢筋网及20b工字钢,系统锚杆为3.5与6.0m预应力锚杆交错布 置,间距1.0*1.0m;二次衬砌为80cm厚钢筋混凝土,在初期支护与二次衬砌之 间设置复合防水层。初期支护与二次衬砌共同承受周边围岩压力。
⑤ 四车道大拱隧道与连拱隧道的过渡地段、连拱隧道与小间距隧道的过渡 地段不仅结构形式变化大,施工工序多,在施工中容易受到意外损伤,而且 受力状态复杂,容易引起安全问题。
⑥ 在连拱隧道与小间距隧道的起点段,中隔墙及中间岩柱均比通常条件下 更薄,加上施工工序较多,如何采用合理的施工工序及爆破方法来最大限度 地保护他们是施工的关键。
② 由于地形陡峻,场地狭小,如何同时满足特大桥梁与长大隧道施工场地的 需要、如何保证施工过程中的安全、如何合理安排桥梁与隧道的各道施工工序, 对隧道与桥梁的顺利建设十分重要。
③ 分岔隧道洞口段的四车道大拱(全幅高速公路隧道)的开挖跨度达到 24~25m。当前建成的四车道大拱隧道很少,因此其设计施工经验十分缺乏。 如何结合洞口段地形地质条件差的特点合理地优化支护参数、施工方案以及搞 好洞室稳定性评价很重要。

分岔隧道稳定性分析及施工优化策略

分岔隧道稳定性分析及施工优化策略

分岔隧道稳定性分析及施工优化策略马飞【摘要】以沪蓉西高速公路中从宜昌到恩施段的八字岭分岔隧道为例,利用三维值方法以及现场监测的方法能对施工的稳定性进行分析并且优化施工方案,探讨并研究分岔隧道优化施工的有效策略。

【期刊名称】《交通世界(建养机械)》【年(卷),期】2016(000)005【总页数】3页(P78-79,91)【关键词】分岔隧道;稳定性;施工优化【作者】马飞【作者单位】张石高速公路张家口管理处,河北张家口075000【正文语种】中文【中图分类】U455近几年,我国积极推进西部大开发战略,西部等地区公路建设迅速发展,由于西部大多数地区由岩石构成,因此在道路施工上为了降低工程造价,常常利用隧道的形式实现道路的山体两侧贯通。

但在目前,分岔式隧道无论在国内还是国外使用的案例都较少,但是并不代表其作用不大,相反,根据工程现场情况进行分岔隧道施工,能极大地提高隧道施工进度并使隧道稳定性进一步提升。

隧道施工经常采用小间距隧道形式以及连拱的方式进行,这使得两洞之间的距离常常保持在较小的距离,这类隧道统称为小间距隧道,小间距隧道在设计以及具体施工中要重点考虑中央岩柱的稳定性,进行特殊的设计以及施工防范,尽量减少开挖过程中机械设备对中央岩柱的干扰,有效确保分岔隧道施工安全。

连拱隧道作为分岔隧道施工中极易发生岩体坍塌风险的施工项目,目前国外的施工方法具体有以下三种[1]:①三导洞超前施工方法;②中导洞超前施工方法;③无导洞超前施工方法。

这些方法目前在日本、德国、瑞士等发达国家已经具备相对完善的施工经验。

2.1 设计环节现有的分岔隧道在支护结构以及变速段线性设计上还存在一些盲区。

首先,对于分岔段非标准断面整体轮廓以及具体的支护参数设定,目前的参照模型主要以《公路隧道设计规范》[2]以及相关工程类比,这就使得相应的隧道监控数据以及岩层支护参数的作用无法提及,不能根据相应的施工路段具体情况进行数据模拟,现有的规范标准表只适用于长度低于20m的隧道,而目前大多数隧道跨度已经远远超过20m,因此这类规范作为设计的参考显然影响判断结果。

分岔隧道稳定性的探讨

分岔隧道稳定性的探讨

分岔隧道稳定性的探讨近年来,随着西部大开发战略决策的不断推进,西部地区的高等级公路建设的速度有了前所未有的提高,由于地形等因素的限制,穿越山岭地区的公路隧道的建设逐渐成为了建设西部地区公路当中一个不可忽略的重要课题。

沪蓉西高速公路八字岭隧道采取了分岔隧道的形式,这种形式可以有效克服地质方面的不利条件,同时也可以大量降低整个工程的造价。

虽然国内存在喇叭口和Y型隧道的成功案例,但是由于分岔隧道施工过程当中结构复杂多变、受力结构也相当繁琐、施工的难度相对较高,因此,分岔隧道在我国仍处于建设的起步阶段。

考虑到国内外对于分岔隧道相关的设计和施工技术规范以及标准尚且没有明确的成文规定,所以,及时展开对分岔隧道稳定性和施工优化方面科学有效地研究成为了西部地区道路建设当中的重中之重。

1、工程概况八字岭隧道地处宜昌市长阳县及恩施土家族苗族自治州巴东县,隧道采取了分岔隧道得设计形式,进口是和八字岭特大桥西桥台相连接的分离式,出口是跟四渡河特大桥台距离20—30m的连拱式。

出口的位置通过小净距段、连拱段两条隧道逐渐靠近个成为一条隧道出口。

隧道的地表是高低不平的山地。

大拱段隧道宽24.3m,高11m;曲中墙连拱段和小净距段隧道寬11.35m,高11.89m;直中墙连拱段左右隧道宽10.3m,高8.15m。

2、中墙稳定性判断依据分析研究分岔隧道稳定性应该着重考虑中墙的合理厚度。

计算中墙应力和稳定性常用的理论方法有综合经验公式法、直接荷载确定法以及普氏发三种方法。

采取数值计的方法,通过控制变量法分别考察不同上覆岩层厚度、不同中墙宽度对中墙应力的影响,结合经典岩体强度理论中的最大正应力理论作为判断是否失稳的依据,最后得出针对小净距隧道的稳定性判断依据如下:其中:γ—上覆岩层的平均容重H—上覆岩层的厚度B—一侧隧洞中线到中墙的距离a—中墙的宽度L—中墙的长度K—中墙应力修正系数C—黏聚力P—锚杆支护预应力L—中墙贯穿对拉锚杆的间距R—中墙贯穿对拉锚杆的排距3、模型试验和施工优化策略该试验采取了由底盘、箱体、加载系统等组成的分体式设计形式。

复杂地质条件下隧道稳定性分析及信息化施工的开题报告

复杂地质条件下隧道稳定性分析及信息化施工的开题报告

复杂地质条件下隧道稳定性分析及信息化施工的开题报告一、选题依据随着城市建设的发展,交通建设工程不断增加,地下交通隧道也成为现代城市建设的重要部分。

然而,在复杂地质条件下,隧道工程面临严峻的稳定性问题,如地质灾害、地下水涌流、岩体滑动等。

因此,对隧道稳定性的研究和信息化施工的实施具有极其重要的现实意义和实际应用价值。

二、研究内容本课题将以深圳地铁10号线鲤鱼门海底隧道为例,综合应用现代岩土工程学、地质学、地球物理学等学科知识,结合实际工程,开展以下研究内容:1. 隧道工程的地质条件分析,包括构造特征、岩类、地层厚度、地形地貌、水文地质条件等。

2. 隧道稳定性分析,考虑复杂地质条件下隧道的稳定性问题,包括岩体稳定性、地下水涌流、岩土应力分布等。

3. 建立信息化施工平台,开发基于BIM技术的隧道施工过程信息化系统,实现施工全过程的信息化管理与监控。

并通过虚拟仿真技术,对施工过程进行模拟与优化。

4. 采用工程案例验证信息化施工平台的可行性和实用性,并结合实际施工过程进行数据分析和结果评价,为后期隧道施工提供技术支持和实践经验。

三、研究意义本研究将有利于:1. 加深对复杂地质条件下隧道稳定性的认识,提高隧道工程设计、建设和监测水平,为隧道施工提供科学依据和技术支持。

2. 探索信息化施工平台在隧道施工中的应用,优化施工管理模式,提高施工效率,降低施工成本。

3. 增强我国岩土工程学科的研究和实践能力,推动相关领域的发展。

四、研究方法本研究将采用文献调研分析、多元化的野外勘探与采样、野外监测数据分析、数值模拟分析等方法。

五、预期成果本研究预期取得以下成果:1. 以鲤鱼门海底隧道为实例,系统分析隧道稳定性问题,总结经验和教训,为近海地区的隧道设计、建设和监测提供参考和借鉴。

2. 建立基于BIM的信息化施工平台,实现隧道施工过程的实时监控和数据分析,推动隧道施工管理的现代化和信息化。

3. 发表相关的学术论文,并申请相关的发明专利,为相关领域的发展做出贡献。

特大跨度分岔型隧道施工关键技术研究的开题报告

特大跨度分岔型隧道施工关键技术研究的开题报告

特大跨度分岔型隧道施工关键技术研究的开题报告一、选题背景和意义近年来,城市交通日益发展,对于隧道的需求也越来越大。

为了满足这一需求,隧道工程不断进行技术升级和创新,特大跨度分岔型隧道因其具有较好的通行能力和安全性,成为了隧道工程领域研究的热点之一。

特大跨度分岔型隧道一般指跨度大于35米、洞宽大于30米的隧道,其采用的分岔结构不仅可以满足不同交通流量的需求,同时可以减少道路的占用空间,提高了城市空间的利用率。

而隧道施工的过程中,需要掌握一系列关键技术,如地下水处理、岩石支护、隧道开挖等,才能确保施工安全和工程质量。

因此,对于特大跨度分岔型隧道施工关键技术的研究具有重要的实际意义和应用价值。

二、研究目标和内容本研究旨在探讨特大跨度分岔型隧道施工关键技术,建立完整的施工方案,提高施工效率和工程质量。

具体的研究内容包括:(1)特大跨度分岔型隧道施工的基本流程和方法,如隧道开挖、岩石支护、地下水处理等;(2)特大跨度分岔型隧道施工中存在的主要问题和难点,如地下水对施工的影响、岩石稳定性的控制、地质灾害的预防等;(3)针对上述问题和难点,提出相关的解决方案和技术措施,如使用土工织物护壁、采用预应力锚杆支护等;(4)通过实验仿真和现场试验,验证提出的解决方案和技术措施的有效性和可行性;(5)总结特大跨度分岔型隧道施工关键技术的经验和教训,提出后续研究的方向和建议。

三、研究方法和技术路线本研究采用文献资料法、现场观察法、数值模拟法和试验研究法等多种研究方法,结合国内外相关领域的研究成果,建立特大跨度分岔型隧道施工关键技术的研究框架。

具体的技术路线如下:(1)文献资料调研,搜集有关特大跨度分岔型隧道施工的资料和文献;(2)现场观察,深入多个特大跨度分岔型隧道施工现场,了解实际施工情况;(3)数值模拟,通过ANSYS等建立有限元模型,分析隧道施工过程中的该类问题;(4)试验研究,采用现场试验或实验室试验的方式,验证提出的技术措施和解决方案的有效性和可行性。

深部引水隧洞交岔口稳定性仿真计算分析

深部引水隧洞交岔口稳定性仿真计算分析

深部引水隧洞交岔口稳定性仿真计算分析首先,需要建立交岔口的几何模型。

通过测量实地工程,获取交岔口的尺寸和形状,并进行数学建模。

可以使用CAD软件绘制几何图形,并设置材料参数。

然后,进行材料力学参数的确定。

深部引水隧洞交岔口一般采用混凝土作为隧洞衬砌材料,其他部分采用岩体作为围岩。

需要确定混凝土和岩体的强度参数,如抗压强度、剪切强度等,并根据实际情况设置。

接下来,进行边界条件的设定。

在进行仿真计算分析时,需要设定边界条件,如约束条件、加载条件等。

根据实际情况,可以设置交岔口两侧的约束条件和加载条件,以模拟实际工况。

随后,进行数值模拟计算。

可以使用有限元软件进行数值模拟计算,如ANSYS、ABAQUS等。

在计算过程中,需要建立合理的数值模型,并设置合适的网格划分和计算参数。

可以选择静力分析或动力分析方法进行计算分析。

在计算过程中,可以模拟不同情况下的加载和应力响应。

通过计算结果,可以获得交岔口的应力分布、变形情况等信息。

根据计算结果,评估交岔口的稳定性,并进行优化设计。

最后,根据仿真计算分析的结果,可以提出相应的稳定性改善措施。

如增加支护材料、加固结构、调整交岔口几何形状等。

同时,对于可能存在的风险和问题,可以进行风险评估和安全预警。

总之,深部引水隧洞交岔口的稳定性仿真计算分析可以通过建立几何模型、确定材料参数、设定边界条件、进行数值模拟计算等步骤来实现。

通过仿真计算分析,可以评估交岔口的稳定性,并提出相应的改善措施,以确保工程安全。

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第5章分岔隧道稳定性研究知识要点:;分岔式隧道简介;ABAQUS的模拟方法;大拱段数值计算;连拱段数值计算;小间距隧道数值计算;本章小结本章导读:首先简要介绍了分岔式隧道的两种常见形式:Ⅰ型分岔隧道和Ⅰ型分岔隧道,接下来介绍ABAQUS在分岔式隧道模拟中涉及到的主要模拟方法:地应力平衡、喷锚支护和施工开挖多步骤分析,然后分别对分岔式隧道中的大拱、连拱和小间距拱的施工开挖全过程进行了平面和三维的数值模拟,并提出了可供工程设计施工参考借鉴的结论。

5.1 分岔式隧道简介高速公路隧道一般设置为上下行分离的双洞,且两洞室的间距保持在30m左右,通常称之为标准间距的分离隧道。

有时受地质施工等因素的限制不得不采用小间距隧道形式或连拱隧道形式,如果相邻隧道的间距小于规范的距离,则为小间(净)距隧道。

招宝山隧道为我国第一座超小净距(<0.28B)并行隧道。

国内外不少专家学者研究了小间距隧道,其围岩变形特点表明,小净距隧道在设计、施工中必须慎重对待中央岩柱的稳定性,应采取必要的设计、施工措施,减小开挖对中央岩的扰动,确保小净距隧道的施工安全。

连拱隧道是一种比较特殊的隧道结构,其常用施工方法为:l)三导洞超前施工方法,2)中导洞超前施工方法,3)无导洞超前施工方法。

在日本及意大利为中心的澳大利亚、瑞士、法国等欧洲隧道修建技术发达的国家,连拱及小间距隧道已有相当的设计施工经验。

以日本为例,在山岭重丘区的高等级公路隧道和城市浅埋隧道中大量选用了连拱隧道。

其施工方法主要有以下几种:三导洞(中央+侧壁)半断面施工方法、三导洞全断面施工方法(中央十侧壁)、三导洞(中央+侧壁)CD施工方法、中央导洞CD施工方法、中央导洞配合两拱顶盾构导洞施工方法以及中央盾构导洞施工方法。

在近二十年高速公路建设实践中,隧道工程技术人员创造性地提出了小间距隧道和连拱隧道这两种新的隧道建设形式,并在工程中成功地得到大量的运用,为山区高速公路的建设作出了重要贡献(图5-1)。

分岔隧道是目前在更为复杂地形地质条件下修建山区高速公路过程中提出的一种新的隧道建设型式,它由四车道大拱隧道或连拱隧道逐渐过渡到上下行分离双洞,因此它同时具备标准间距的分离隧道、小间距隧道、连拱隧道以及四车道大拱等多种型式隧道的特点。

图5-3 Ⅱ型分岔隧道衬砌平面布置当隧道洞口中央分隔带宽度大于5.0m ,且在地质条件较好时,洞口段一般可设置为小间距隧道(保留中间岩柱),然后逐渐过渡为标准的上下行分离隧道。

5.2 ABAQUS 的模拟方法应用ABAQUS 模拟分岔隧道的整个施工开挖过程,主要涉及到地应力平衡、喷锚支护、多步骤分步开挖等问题。

5.2.1.地应力平衡对于隧道及地下工程,几乎都要涉及到地应力问题,初始应力场的平衡与否直接影响到后续分析步的应力结果的正确性。

因此,地应力的平衡作为第一分析步非常重要。

ABAQUS 中有专门进行地应力分析的荷载步,命令*GEOSTATIC 。

在该步中,岩土体施加的是体积力。

在理想状态下,该作用力与岩土体的初始应力正好平衡,使得岩土体的初始位移为零,而形成了用户需要的应力场。

但在一些复杂的工程问题中,尤其是模型上表面不水平时,定义的初始应力场和位移场往往与施加的荷载并不平衡。

GEOSTATIC 分析步中,施加的荷载一般为重力(Grav)或体积力(Body Load :BY 或BZ )。

在非线性问题中,如果给定的初始应力场与GEOSTATIC 分析步中的荷载没有获得平衡,将可能导致非线性问题迭代的不收敛,得不到正确的结果。

那么就需要对初始应力进行调整。

另外,如果在GEOSTATIC 步中的岩土体变形太大,那也需要重新校核定义的初始应力场是否正确。

在大多数的地下工程中,岩土体的初始应力场即为自重应力场,其竖向应力随深度线性变化,水平应力与竖向应力为:z z σγ= (5-1)0x y z k σσσ== (5-2)式中,0k 为静止侧压力系数,01sin 'k ϕ=−或01k μμ=−。

对于由自重应力场和构造应力场组成的岩土体地应力场,水平应力与竖向应力为:x x z k σσ= (5-3) y y z k σσ= (5-4)式中,x k 、y k 分别为模型X 、Y 向的侧压力系数。

在INP 文件中,初始应力场的设定通过*initial conditions 命令实现: *initial conditions ,type=stress, geostatic Setname, stress1,coord1, stress2,coord2, k以上数据行的意义是:岩土体集合名,竖向应力1,竖向坐标1,竖向应力2,竖向坐标2,侧向压力系数。

对于地下工程数值计算模型上表面不为水平面时,初始地应力的平衡可采用以下两种方法分别实现平衡:自重应力场时:静止侧压力系数01sin 'k ϕ=−或01k μμ=−,对初始应力场采用文件输入:*initial conditions ,type=stress, input=filename, filename 文件可通过对模型进行一次静力计算的结果(即不运用*initial conditions ,仅在初始分析步中施加自重应力)然后导出相应的应力分量数据,生成数据文件完成。

自重应力场和构造应力场同时具备时可采用用户子程序SIGNI 实现,SIGNI 的基本程序模式: CCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCSUBROUTINE SIGINI(SIGMA,COORDS,NTENS,NCRDS,NOEL,NPT,LAYER, 1 KSPT,LREBAR,NAMES) CINCLUDE 'ABA_PARAM.INC' CDIMENSION SIGMA(NTENS),COORDS(NCRDS) CHARACTER NAMES(2)*80定义SIGMA(NTENS)RETURN ENDCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCC 5.2.2 喷锚支护在隧道及地下工程的ABAQUS 分析中,关于喷锚支护,涉及到锚固支护和衬砌支护。

锚杆一般采用杆单元或梁单元模拟。

对于非预应力锚杆而言,其模拟方式大致为:无论锚杆单元节点是否与围岩体节点重合,均可采用EMBEDDED (嵌入)指令。

如:*EMBEDDED ELEMENT ANCHOR这种模拟的方式是将锚杆单元节点通过插分形式嵌入到岩土体单元中,一起参与有限元迭代计算。

对于预应力锚杆而言,其模拟方式可分为以下二种:1.采用*initial conditions,type=stress赋予锚杆初始预应力。

命令流模式如下:******************************************************** *Element, type=T3D2,ELSET=E_rebar121 , 85, 8722 , 87, 8823 , 88, 8924 , 89, 9025 , 90, 9126 , 91, 9227 , 92, 9328 , 93, 9429 , 94, 9530 , 95, 9631 , 96, 9732 , 97, 9833 , 98, 9934 , 99, 10035 ,100, 10136 ,101, 10237 ,102, 10338 ,103, 10439 ,104, 10540 ,105, 10641 ,106, 10742 ,107, 10843 ,108, 10944 ,109, 11045 ,110, 11146 ,111, 11247 ,112, 11348 ,113, 11449 ,114, 11550 ,115, 86*EMBEDDED ELEMENT, EXTERIOR TOLERANCE=0.1E_rebar1*SOLID SECTION,ELSET=E_rebar1,MATERIAL=maosuo0.001134*MATERIAL,NAME=maosuo*ELASTIC, TYPE=ISOTROPIC2.1E5,0.3*DENSITY0.00785*initial conditions,type=stressE_rebar1,186.6……………….……………….*STEPyuyingli*static 0.3,1.,,1 ….. *end step********************************************************说明:锚杆预应力在* initial conditions 中施加,到分析步中会有适量调整。

2. 采用降温法施加即赋予锚杆材料膨胀系数,锚杆应力:E T σα=⋅⋅Δ (5-5)式中:α为膨胀系数,T Δ为温度降低数值。

命令流模式如下:******************************************************** ………………. ……………….*EMBEDDED ELEMENT, EXTERIOR TOLERANCE=0.1 E_rebar1*SOLID SECTION,ELSET=E_rebar1,MATERIAL=maosuo 0.001134*MATERIAL,NAME=maosuo *ELASTIC, TYPE=ISOTROPIC 2.1E5,0.3 *DENSITY 0.00785***定义锚索温度膨胀系数 *EXPANSION 1.0E-5 ………………. ………………. *STEP yuyingli *static 0.3,1.,,1 *temperature N_rebar1,-88.86 ….. *end step********************************************************说明:通过在材料定义中定义材料温度膨胀系数,然后在分析步中定义温度降低数值达到给预应力锚杆施加预应力的目的。

衬砌单元一般可用实体单元或梁单元模拟,两者的主要区别在于:用实体单元得不到衬砌的弯矩和轴力,而采用梁单元可以得到局部坐标系下的弯矩和轴力。

实体单元模拟的模式如下:******************************************************** ***定义与衬砌相接的围岩体节点*NSET,NSET=TUNNEL,UNSORTED100, 101, 102, 103, 104, 105, 106,2105, 2104, 2103, 2102, 2101, 2100***定义与围岩体相接的衬砌节点*NSET,NSET=LINER,GENERATE4000, 4012**多点约束*MPCTIE, LINER, TUNNEL********************************************************在一般的静力计算中,实体单元模拟还有一种方式:衬砌与围岩体相接的那部分节点依然取围岩体节点,但衬砌单元号发生改变,采用以下命令流方式:*ELCOPY,OLDSET=LINER,NEWSET=LINERN,ELEMENT SHIFT=5000,SHIFT NODES=0 梁单元模拟的模式如下:**********************************************************定义与衬砌相接的围岩体X向节点*NSET,NSET=TUN_IX,UNSORTED101, 102, 103, 104, 105, 106,2105, 2104, 2103, 2102, 2101**定义与衬砌相接的围岩体Y向节点*NSET,NSET=TUN_IY,UNSORTED100, 101, 102, 103, 104, 105,106, 2105, 2104, 2103, 2102, 2101, 2100**定义与围岩体相接的衬砌X向节点*NSET,NSET=LIN_JX,GENERATE4001, 4011**定义与围岩体相接的衬砌Y向节点*NSET,NSET=LIN_JY,GENERATE4000, 4012**X、Y自由度约束*EQUATION2,TUN_IX, 1, 1.0, LIN_JX, 1, -1.02,TUN_IY, 2, 1.0, LIN_JY, 2, -1.0********************************************************5.2.3 多步骤开挖ABAQUS模拟分析总的目标是确定模型对载荷的响应。

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