用FLAC_3D_模拟动荷载作用下地下洞室的力学效应_马行东
有限差分软件FLAC3D研究地下洞室群地震损伤演化规律-建筑结构论文-土木建筑论文
有限差分软件FLAC3D研究地下洞室群地震损伤演化规律-建筑结构论文-土木建筑论文——文章均为WORD文档，下载后可直接编辑使用亦可打印——引言震害调查表明，对于地下洞室群而言，在地震作用下，其直接的破坏现象是洞室围岩产生宏观的裂缝、片帮和冒落坍塌等现象。
在数值计算中，可以体现洞室破坏程度的是洞室塑性区或者损伤区的大小，且塑性区的工程意义在于反映了开挖完成后的开挖损伤区。
近十几年来，尤其是2008年汶川地震发生后，大型地下洞室群的抗震分析和研究工作开始受到重视。
宋林等和边金等选用实测地震波进行幅值修正作为强地震动输入，研究了地铁车站的地震响应特征。
赵宝友等以某水电站地下厂房洞室结构为例，进行了二维动力时程非线性数值计算，分析了地下结构的动力损伤的特点。
李海波等研究了地震荷载作用下地下岩体洞室位移特征的影响因素。
李小军等采用有限元空间离散模型，结合动力方程求解的显式差分方法、局部透射人工边界和接触力模型，对溪洛渡地下洞室群进行了地震响应分析。
王如宾等利用动力时程分析法对金沙江两家人水电站地下厂房进行了地震响应分析。
本文利用有限差分软件FLAC3D研究了西部高山峡谷中某大型地下洞室群在地震作用下的损伤演化规律和分布特征，旨在为地下洞室群抗震设计提供一些依据和建议。
1、工程概况某大型水电站位于大渡河中游上段四川省雅安市石棉县境内，坝区两岸山体雄厚，谷坡陡峻，基岩裸露，自然坡度一般40～65，相对高差一般在600m以上。
该电站装机容量为2600MW，地下洞室群由主厂房、主变室、尾水调压室三大地下洞室及母线洞、尾水连接洞等组成，主厂房、副厂房、主变室和尾水调压室平行布置。
主厂房开挖尺寸为206．00m长，30．80m宽，73．78m高;主变室开挖尺寸为144．00m长，18．80m宽，25．10m高;尾水调压室净跨度为20．50m～24．00m，130．00m长，75．08m高。
该水电站地下厂房区基岩以灰白色、微红色黑云二长花岗岩为主，具中粒结构，厂区岩体新鲜较完整，呈块状－次块状结构，岩块嵌合紧密。
FLAC数值模拟介绍
FLAC-3D(ThreeDimensionalFastLagrangianAnalysisofContinua)是美国ItascaConsultingGouplnc开发的三维快速拉格朗日分析程序,该程序能较好地模拟地质材料在达到强度极限或屈服极限时,发生的破坏或塑性流动的力学行为,特别适用于分析渐进破坏和失稳以及模拟大变形.FLAC3D分析的使用领域根据手册总结如下:(1)承受荷载能力与变形分析:用于边坡稳定和基础设计(2)渐进破坏与坍塌反演:用于硬岩采矿和隧道设计(3)断层构造的影响研究:用于采矿设计(4)施加于地质体锚索支护所提供的支护力研究:岩锚和土钉的设计(5)排水和不排水加载条件下全饱和流体流动和孔隙压力扩散研究:挡土墙结构的地下水流动,和土体固结研究(6)粘性材料的蠕变特性:用于碳酸钾盐矿设计(7)陡滑面地质结构的动态加载:用于地震工程和矿山岩爆研究(8)爆炸荷载和振动的动态响应:用于隧道开挖和采矿活动(9)结构的地震感应:用于土坝设计(10)由于温度诱发荷载所导致的变形和结构的不稳定(11)大变形材料分析:用于研究粮仓谷物流动和放矿的矿石流动10种材料本构模型Flac3D中为岩土工程问题的求解开发了特有的本构模型,总共包含了10种材料模型:(1)开挖模型null(2)3个弹性模型(各向同性,横观各向同性和正交各向同性弹性模型)(3)6个塑性模型(Drucker-Prager模型、Morh-Coulomb模型、应变硬化/软化模型、遍布节理模型、双线性应变硬化/软化遍布节理模型和修正的cam粘土模型).Flac3D网格中的每个区域可以给以不同的材料模型,并且还允许指定材料参数的统计分布和变化梯度.还包含了节理单元,也称为界面单元,能够模拟两种或多种材料界面不同材料性质的间断特性.节理允许发生滑动或分离,因此可以用来模拟岩体中的断层、节理或摩擦边界.FLAC3D中的网格生成器gen,通过匹配、连接由网格生成器生成局部网格,能够方便地生成所需要的三维结构网格.还可以自动产生交岔结构网格(比如说相交的巷道),三维网格由整体坐标系x,y,z系统所确定,这就提供了比较灵活的产生和定义三维空间参数.五种计算模式(l)静力模式:这是FLAC-3D默认模式,通过动态松弛方法得静态解.(2)动力模式:用户可以直接输人加速度、速度或应力波作为系统的边界条件或初始条件,边界可以固定边界和自由边界.动力计算可以与渗流问题相藕合.(3)蠕变模式:有五种蠕变本构模型可供选择以模拟材料的应力-应变-时间关系:Maxwell模型、双指数模型、参考蠕变模型、粘塑性模型、脆盐模型.(4)渗流模式:可以模拟地下水流、孔隙压力耗散以及可变形孔隙介质与其间的粘性流体的耦合.渗流服从各向同性达西定律,流体和孔隙介质均被看作可变形体.考虑非稳定流,将稳定流看作是非稳定流的特例.边界条件可以是固定孔隙压力或恒定流,可以模拟水源或深井.渗流计算可以与静力、动力或温度计算耦合,也可以单独计算.(5)温度模式:可以模拟材料中的瞬态热传导以及温度应力.温度计算可以与静力、动力或渗流计算藕合,也可单独计算.模拟多种结构形式(l)对于通常的岩体、土体或其他材料实体,用八节点六面体单元模拟.(2)FIAC-3D包含有四种结构单元:梁单元、锚单元、桩单元、壳单元.可用来模拟岩土工程中的人工结构如支护、衬砌、锚索、岩栓、土工织物、摩擦桩、板桩等.(3)FLAC-3D的网格中可以有界面,这种界面将计算网格分割为若干部分,界面两边的网格可以分离,也可以发生滑动,因此,界面可以模拟节理、断层或虚拟的物理边界.有多种边界条件边界方位可以任意变化,边界条件可以是速度边界、应力边界,单元内部可以给定初始应力,节点可以给定初始位移、速度等,还可以给定地下水位以计算有效应力、所有给定量都可以具有空间梯度分布.FLAC-3D内嵌语言FISHFLAC-3D具有强大内嵌语言FISH,使得用户可以定义新的变量或函数,以适应用户的特殊需要,例如,利用HSH做以下事情:(l)用户可以自定义材料的空间分布规律,如非线性分布等.(2)用户可以定义变量,追踪其变化规律并绘图表示或打印输出.(3)用户可以自己设计FLAC-3D内部没有的单元形态.(4)在数值试验中可以进行伺服控制.(5)用户可以指定特殊的边界条件.(6)自动进行参数分析(7)利用FLAC-3D内部定义的Fish变量或函数,用户可以获得计算过程中节点、单元参数,如坐标、位移、速度、材料参数、应力、应变、不平衡力等.FLAC-3D前后处理功能FLAC-3D具有强大的自动三维网格生成器,内部定义了多种单元形态,用户还可以利用FISH自定义单元形态,通过组合基本单元,可以生成非常复杂的三维网格,比如交叉隧洞等.在计算过程中的任何时刻用户都可以用高分辨率的彩色或灰度图或数据文件输出结果,以对结果进行实时分析,图形可以表示网格、结构以及有关变量的等值线图、矢量图、曲线图等,可以给出计算域的任意截面上的变量图或等直线图,计算域可以旋转以从不同的角度观测计算结果.FLAC3D计算分析一般步骤与大多数程序采用数据输入方式不同,FLAC采用的是命令驱动方式.命令字控制着程序的运行.在必要时,尤其是绘图,还可以启动FLAc用户交互式图形界面.为了建立FLAC计算模型,必须进行以下三个方面的工作:(1)有限差分网格(2)本构特性与材料性质(3)边界条件与初始条件完成上述工作后,可以获得模型的初始平衡状态,也就是模拟开挖前的原岩应力状态.然后,进行工程开挖或改变边界条件来进行工程的响应分析,类似于FLAC的显式有限差分程序的问题求解.与传统的隐式求解程序不同,FLAC采用一种显式的时间步来求解代数方程.进行一系列计算步后达到问题的解.在FLAC中,达到问题所需的计算步能够通过程序或用户加以控制,但是,用户必须确定计算步是否已经达到问题的最终的解.后处理(一)用tecplot绘制曲线(1)第一主应力(2)xdisp、ydisp、zdisp、disp(二)用excel做曲线隧道(1)做地表沉降槽(zdisp)(2)地表横向位移(xdisp)(3)隧道中线竖向沉降曲线(zdisp)(4)提取位移矢量图,(5)显示初期支护结构内力(6)显示state(找塑性区)基坑(1)做地表沉降槽(zdisp)(2)提取位移矢量图,(3)显示初期支护结构内力(4)显示state(找塑性区)边坡(1)做安全系数和应变图模型最优化用FLAC3D解决问题时,为了得到最有效的分析使模型最优化是很重要的.(1)检查模型运行时间:一个FLAC3D例子的运行时间是区域数的4/3倍.这个规则适用于平衡条件下的弹性问题.对于塑性问题,运行时间会有点改变,但是不会很大,但是如果发生塑性流动,这个时间将会大的多.对一个具体模型检查自己机子的计算速度很重要.一个简单的方法就是运行基准测试.然后基于区域数的改变,用这个速度评估具体模型的计算速度.(2)影响运行时间的因素:FLAC3D有时会需要较长时间才可以收敛主要发生在下列情况下:(a)材料本身刚度变异或材料与结构及接触面之间的刚度差异很大.(b)划分的区域尺寸相差很大.这些尺寸差异越大编码就越无效.在做详细分析前应该研究刚度差异的影响.例如,一个荷载作用下的刚性板,可以用一系列顶点固定的网格代替,并施以等速度.(记住FIX命令确定速度,而不是位移.)地下水的出现将使体积模量发生明显的增加(流体-固体相互作用).(3)考虑网格划分的密度:FLAC3D使用常应变单元.如果应力/应变曲线倾斜度比较高,那么你将需要许多区域来代表多变的分区.通过运行划分密度不同的同一个问题来检查影响.FLAC3D应用常应变区域,因为当用多的少节点单元与用比较少的多节点单元模拟塑性流动时相比更准确.应尽可能保持网格,尤其是重要区域网格的统一.避免长细比大于5:1的细长单元,并避免单元尺寸跳跃式变化(即应使用平滑的网格).应用GENERATE命令中的比率关键词,使细划分区域平滑过渡到粗划分区域.(4)自动发现平衡状态:默认情况下,当执行SOLVE命令时,系统将自动发现力的平衡.当模型中所有网格顶点中所有力的平均量级与其中最大的不平衡力的量级的比率小于1*10时,认为达到了平衡状态.注意一个网格顶点的力由内力(例如,由于重力)和外力(例如,由于所加的应力边界条件)共同引起.因为比率是没有尺寸的,所以对于有不同的单元体系的模型,在大多数情况下,不平衡力和所加力比率的限制给静力平衡提供了一个精确的限制.同时还提供了其他的比率限制;可以用SETratio命令施加.如果默认的比率限制不能为静力平衡提供一个足够精确的限制,那么应考虑可供选择的比率限制.默认的比率限制同样可用于热分析和流体分析的稳定状态求解.对于热分析,是对不平衡热流量和所加的热流量量级进行评估,而不是力.对于流体分析,对不平衡流度和所加流度量级进行评估.(5)考虑选择阻尼:对于静力分析,默认的阻尼是局部阻尼,对于消除大多数网格顶点的速度分量周期性为零时的动能很有效.这是因为质量的调节过程依赖于速度的改变.局部阻尼对于求解静力平衡是一个非常有效的计算法则且不会引入错误的阻尼力(见Cundall1987).如果在求解最后状态,重要区域的网格海域的速度分量不为零,那么说明默认的阻尼对于达到平衡状态是不够的.有另外一种形式的阻尼,叫组合阻尼,相比局部阻尼可以使稳定状态达到更好的收敛,这时网格将发生明显的刚性移动.例如,求解轴向荷载作用下桩的承载力或模拟蠕变时都可能发生.使用SETmechanicaldampcombined命令来调用组合阻尼.组合阻尼对于减小动能方面不如局部阻尼有效,所以应注意使系统的动力激发最小化.可以用SETmechanicaldamplocal命令转换到默认阻尼.(6)检查模型反应:FLAC3D显示了一个相试的物理系统是怎样变化的.做一个简单的试验证明你在做你认为你在做的事情.例如,如果荷载和实体在几何尺寸上都是对称的,当然反应也是对称的.改变了模型以后,执行几个时步(假如,5或10步),证明初始反应是正确的,并且发生的位置是正确的.对应力或位移的期望值做一个估计,与FLAC3D的输出结果作比较.如果你对模型施加了一个猛烈的冲击,你将会得到猛烈的反应.如果你对模型作了一些看起来不合理的事情,你一定要等待奇怪的结果.如果在分析的一个给定阶段,得到了意外值,那么回顾到这个阶段所用的时步.在进行模拟前很关键的是检查输出结果.例如,除了一个角点速度很大外,一切都很合理,那么在你理解原因前不要继续下去.这种情况下,你可能没有给定适当的网格边界.(7)初始化变量:在模拟基坑开挖过程时,在达到目的前通常要初始化网格顶点位移.因为计算次序法则不要求位移,所以可以初始化位移,这只是由网格顶点的速度决定,并有益于用户初始化速度却是一件难事.如果设定网格顶点的速度为一常数,那么这些点在设置否则前保持不变.所以,不要为了清除这些网格的速度而简单的初始化它们为零...这将影响模拟结果.然而,有时设定速度为零是有用的(例如,消除所有的动能).(8)最小化静力分析的瞬时效应:对于连续性静力分析,经过许多阶段逐步接近结果是很重要的...即,当问题条件突然改变时,通过最小化瞬时波的影响,使结果更加“静力”.使FLAC3D解决办法更加静态的方法有两种.(a)当突然发生一个变化时(例如,通过使区域值为零模拟开挖),设定强度性能为很高的值以得到静力平衡.然后为了确保不平衡力很低,设定性能为真实值,再计算,这样,由瞬时现象引起的失败就不会发生了.(b)当移动材料时,用FISH函数或表格记录来逐步减少荷载.(9)改变模型材料:FLAC3D对一个模拟中所用的材料数没有限制.这个准则已经尺寸化,允许用户在自己所用版本的FLAC3D中最大尺寸网格的每个区域(假如设定的)使用不同的材料.(10)运行在现场原位应力和重力作用下的问题:有很多问题在建模时需要考虑现场原位应力和重力的作用.这种问题的一个例子是深层矿业开挖:回填.此时大多数岩石受很高的原位应力区的影响(即,自重应力由于网孔尺寸的限制可以忽略不计),但是回填桩的放置使自重应力发展导致岩石在荷载作用下可能坍塌.在这些模拟中要注意的重点(因为任何一种模拟都有重力的作用)是网格的至少三个点在空间上应固定...否则,整个网格在重力作用下将转动.如果你曾经注意到整个网格在重力加速度矢量方向发生转动,那么你可能忘记在空间上固定网格了.FLAC3D主要适明模拟计算地质材料和岩土上程的力学行为。
基于FLAC 3D的溶洞顶板稳定性分析
基于FLAC 3D的溶洞顶板稳定性分析马中伟【摘要】以贵州省凯里市台江县污水处理厂某典型溶洞为例,利用FLAC3 D软件对研究区内典型喀斯特洞穴的稳定性进行数值模拟,建立Mohr-Coulomb塑性模型的数值模拟方法,同时分析该典型溶洞在不同填方高度下关键点的沉降变形特征以及塑性分布,通过对模型最大不平衡力、塑性区分布和应力、位移的变化进行研究,得出溶洞在工程荷载作用下的沉降变形分布特征及破坏机制.得出的结果和半定量评价的结果相吻合,该结果表明半定量评价方法对工程建设具有较好的指导性.【期刊名称】《水利科技与经济》【年(卷),期】2018(024)012【总页数】10页(P22-31)【关键词】溶洞;稳定性分析;工程荷载【作者】马中伟【作者单位】贵州有色地质工程勘察公司,贵阳 550002【正文语种】中文【中图分类】TU4571 概述在我国西南地区，地表、地下岩溶发育，地下岩溶发育形成各种奇峰异洞，这些地下洞穴千奇百怪、美轮美奂，在一定程度上给旅游资源带来一定的有利条件，而且人民的日常生活和经济建设与岩溶又有着密切的联系[1]。
另一方面，岩溶具有不利于人类工程活动的灾害性特点，在岩溶地区溶洞顶板稳定性这一困扰工程建设的大问题一直以来对工程地基稳定性有着极大影响，因此研究岩溶的发育特征及规律，探索卓有成效的治理方法对工程具有重大意义[2]。
本文以贵州省凯里市台江县水投工司所委托的项目——污水处理厂区内典型溶洞为例，通过FLAC 3D 软件对溶洞进行数值模拟，对研究区溶洞顶板稳定性进行详细的分析与评价。
2 工程概况研究区位于贵州黔东南州台江县，台江县位于贵州省东南部、黔东南苗族侗族自治州中部，E108°06′-108°29′，N26°23′-N26°52′之间。
属中亚热带湿润季风气候区，场研究区整体地处云贵高原向湘西丘陵过渡的大斜坡上，地貌为深切割中心类型,原始地形为山地，较为平坦，最高处位于场地南侧，最低处位于场地北侧，高程在596.16～608.19 m之间。
基于FLAC3D的盾构隧道施工过程建模影响因素分析
基于FLAC3D的盾构隧道施工过程建模影响因素分析崔铁军;马云东【期刊名称】《中国安全生产科学技术》【年(卷),期】2013(009)010【摘要】基于FLAC3D对盾构隧道施工过程模拟,研究建模影响因素及其影响程度.首先,综合隧道开挖过程中盾构机前体与岩土层间相互作用的影响因素来模拟隧道开挖过程,确定地表沉降和隧道垂直(Z)方向应力;然后,分别模拟去除其中一种因素后的隧道开挖过程,并求出相应的地表沉降和隧道垂向应力;最后,基于傅里叶变换对各种情况下的地表沉降量和应力应变状况进行比较分析,找出各因素对建模的影响程度,从而为利用FLAC3D进行盾构隧道施工模拟时的影响因子的选择提供参考.研究结果表明:一方面,建模过程中的各种因素对地表沉降的影响大于对隧道Z向压力影响;另一方面,盾构机推进给作业面土体压力、盾尾灌浆延迟于管片拼装造成的暂时对土体支护力不足、盾构机刀盘转动给作业面土体的扭力等因素对模型解算造成的影响最大.【总页数】6页(P15-20)【作者】崔铁军;马云东【作者单位】辽宁工程技术大学安全科学与工程学院,辽宁阜新123000;大连交通大学辽宁省隧道与地下结构工程技术研究中心,大连116028;沈阳华慧科技有限公司,辽宁沈阳110000;大连交通大学辽宁省隧道与地下结构工程技术研究中心,大连116028【正文语种】中文【中图分类】U231+.96;X913.4【相关文献】1.基于FLAC3D路基边坡安全系数影响因素分析 [J], 姜恒超2.基于FLAC3D强度折减法计算结果的影响因素分析 [J], 牛林峰;袁楠3.基于逆向工程的三维复杂地质体精细建模及ADINA前处理在FLAC3D建模中的应用 [J], 徐文杰;胡瑞林4.基于FLAC3D土舱压力波动对盾构隧道开挖的影响研究 [J], 刘子利;汪增超;刘鹏程5.基于FLAC3D模拟基坑施工过程荷载对周边环境的影响 [J], 邱斌因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
1FLAC 3D基本介绍
1.基本介绍1.1.概述FLAC 3D是一个三维显式有限差分程序，主要应用于工程力学计算。
程序基于二维FLAC程序中已经建好的数值方程式。
FLAC 3D将FLAC的分析能力拓展到三维，用于模拟三维土体、岩体或其他材料的力学特性，尤其是达到屈服极限的塑性流变特性。
用户通过调整多面体单元的三维网格结构，来拟合要被建模的物体的实际形状。
每个单元体根据既定的线形/非线性的应力/应变规律对相应施加的力和边界约束条件作出响应。
并且当材料发生屈服流动后，网格也能够适应变形和移动（大变形模式）。
FLAC 3D采用的显式拉格朗日算法和混合——离散分区技术能够确保材料塑性坍塌破坏和流动过程的精确模拟。
由于无须形成刚度矩阵，因此采用较小的计算资源，就能够求解大范围的三维（岩土工程）计算问题。
通过自动惯性缩放及自动阻尼，显式方程式的缺点（小时间步限制和阻尼问题）已经被克服，且不会影响到物体的原有破坏行为。
FLAC 3D为三维岩土工程问题的解决提供了一个理想的分析工具。
FLAC 3D被设计，专门为了在装有Windows98及更高的版本的操作系统的IBM兼容的微型计算机上操作。
在岩土工程方面，实际的三维模型计算可以在合理的时间内被完成。
例如，创建一个包含大约140000个单元体的模型需要128M的内存。
对于一个有10000个单元体的摩尔——库伦模型，在2.4GHz的奔腾IV微型计算机上，完成5000个计算步需要大概18分钟。
对于显式计算求解，到达平衡状态的所需求解计算步数不定，但无论什么类型的模型，这个值都大概会在3000-5000步之内。
随着浮点数计算速度的提高，以及以低代价安装附加内存的能力，用FLAC 3D解决更大的三维问题成了可能。
FLAC 3D既可以通过命令行驱动，也可以通过图案菜单驱动。
默认的命令驱动模式和Itasca其他的软件产品是一样的。
你会发现其中大部分命令都是一样的。
在FLAC 3D中，菜单驱动的图形用户界面可用于绘图，显示工作。
某地铁车站基坑工程的FLAC3D数值模拟分析
某地铁车站基坑工程的FLAC3D数值模拟分析曹日跃【摘要】运用FLAC3D岩土软件对某地铁一号线深基坑进行开挖与支护的模拟,计算中采用摩尔-库伦弹塑性模型.通过计算得出基坑水平位移、墙后土体水平位移、地表沉降,并与实测结果进行比较,可为深基坑工程施工与支护提供参考.【期刊名称】《重庆文理学院学报（社会科学版）》【年(卷),期】2016(035)002【总页数】4页(P98-101)【关键词】FLAC3D;基坑开挖与支护;地表沉降【作者】曹日跃【作者单位】安徽建筑大学土木工程学院,安徽合肥230601【正文语种】中文【中图分类】TU473.2近年来，我国经济飞速发展，城市化率越来越高，城市建设、交通水利等建设取得了令人瞩目的成绩.城市化不断发展，产生了大量的基坑开挖工程，而且基坑开挖规模越来越大，基坑开挖的深度也越来越深，面临的安全风险也越来越大.深基坑开挖工程不仅对技术要求非常高，而且面临的工程情况非常复杂，一旦出现问题后果将会非常严重，处理难度很大.基坑的变形和应力状态是一个支护结构与土体共同作用的问题[1].这是一个复杂的力学过程，目前尚不能定量分析.目前研究地下工程岩土体的稳定性和应力应变问题一般采用软件模拟与实测值相比较给出定性的分析，主要采用的是理论导向、现场监测和经验判断三者相结合的方法[2].FLAC3D[3]是快速拉格朗日差分分析(Fast Lagrangian Analysis of Continuum)的简写.它是有限差分软件，能够动态模拟计算岩土体受力与变形形态.相对于其他有限元软件，FLAC3D在模拟岩土体的屈服、塑性流动、蠕变直至大变形有其独特的优势.FLAC3D软件具有很强的解决复杂岩土工程问题的能力，在国际岩土工程学术界享有盛誉.摩尔-库伦模型是以摩尔-库伦破坏准则为计算基础，并以摩尔-库伦强度线作为屈服线.破坏准则方程可表示为：(1)式中，σ1和σ3分别为最大主应力和最小主应力，φ为土的内摩擦角，C为土的黏聚力.该模型作为理想弹塑性模型，仅包含一个破坏面，应力大小在破坏面以内表现出弹性变形.当应力大小达到破坏面上时，变形表现为理想弹塑性特征，应力水平基本不变，变形无限增大.如图1所示.摩尔-库伦模型参数较少，包括弹性模量E、泊松比ν、黏聚力C、内摩擦角φ. 3.1 工程背景本文分析某地铁车站中的深基坑开挖.基坑长450 m，标准断面宽度为20.7 m，底板埋深为17 m，基坑岩层根据地勘报告确定，结构面发育良好，层厚较小，为Ⅳ级围岩模型.近似处理为均匀岩体.基坑施工采用明挖顺作法施工.该基坑围护结构采用地下连续墙加三道内撑的支护体系.第一道采用钢筋混凝土支撑，第二、第三道采用钢支撑并施加预应力.3.2 建立模型建立正确的工程模型是数值模拟计算的重要前提[4].本文模型包括两部分：第一部分是土体和地下连续墙，第二部分是混凝土支撑和钢支撑.根据实际基坑开挖的边界，确定沿基坑轴线向里增大的方向为Y 轴正方向，基坑横断面向右方向为X轴正方向，竖直向上为Z轴正方向.根据对称原理，原点建立在基坑开挖中心处[5].数值模型的计算范围为：宽度长20 m，开挖深度19 m，基坑长度36 m.根据地勘报告，模型划分为5个土层.本例围护结构可以采用衬砌单元模拟.根据实际工程经验取影响范围为4倍开挖深度，整个模型尺寸为80×144×76 m，模型共11 086个节点，9 506个单元.如图2所示.3.3 计算参数模型共有3种材料：土体、混凝土、钢材.土体材料使用M-C模型，其他都采用各项同性的的弹性模型.开挖部分采用null模型.各材料的参数如表1和表2所示.数值模拟分析的工况要尽量与实际施工方案相近[6].本基坑施工步骤如下：工况一在基坑开挖至一定深度后浇筑第一道混凝土支撑，等到支撑达到设计强度后，土方开挖至第二道钢支撑；工况二安装第二道钢支撑，施加预应力，土方开挖至第三道钢支撑；工况三安装第三道钢支撑，施加预应力，土方开挖至第四道换撑；工况四安装好第四道换撑，施加预应力，土方开挖至坑底标高；工况五浇筑基坑底板，在达到设计强度时拆除换撑.4.1 围护结构变形图3反映了开挖最大不平衡力与时间(步长)的关系.从曲线中可以看出, 基坑围岩不平衡力在变形的初期有较大幅度的调整, 随后逐渐趋于稳定.当基坑开挖时，土体应力重分布，在基坑开挖的拐角处位移变形量较大，为基坑的最不稳定区域，在施工过程中应重视.图4反映了测点深度与地下连续墙变形的关系.由图4可知，从工况一到工况二、工况三到工况四这两个过程地下连续墙的侧移变形很快.这是因为第二道钢支撑的垂直高度较大，开挖时无支撑的土体暴露时间较长，所以墙体位移变形很快.为了基坑开挖的安全和控制土体变形，在施工中基坑内的支撑应合理安排，每次开挖的垂直高度应小点.4.2 地表沉降结果分析分析图5可知，在各个不同的工况下当进行基坑开挖时，地表会产生不同程度的沉降.由图6可知，地表最大沉降大约发生在墙背后20 m处.随着距离基坑边缘越来越远，沉降值越来越小并趋于某稳定值.与墙体侧移一样，地表沉降变形最快的阶段也是第一、二工况和第三、四工况阶段.这进一步说明了基坑无支护暴露时间越长，变形就越大.随着基坑开挖的进行，地表沉降也逐渐增大，说明土体应力释放使得地表沉降增大，在施工中应给予及时的支护，阻止变形加大并保证施工安全.在计算得出墙后土体水平位移、地表沉降的模拟结果分析后可知，在基坑开挖初期，土体变形值不断增加.此时施工应注重支护，布置基坑支护应尽量密些，并对施工技术给予改进，边开挖边支护，开挖的垂直高度也应有合理的设计.开挖基坑的地表沉降最大值位置大约是0.9倍开挖深度.基坑开挖对周围土体的影响随着距离基坑边缘越来越远，影响也越来越小.从上述各个数值模拟计算图可以看出，模拟结果与实测值大致吻合，说明FLAC3D用于基坑开挖后围岩稳定性分析是非常有效的, 可以为以后的深基坑工程支护设计提供有效的工具.【相关文献】[1]张飞，张朋，王瑞智，等. 基于FLAC3D的煤巷锚杆支护参数的模拟分析[J]. 煤炭工程，2011(6)：97-99.[2]郭海燕，李胜林，张云. 深基坑开挖与支护的有限元模拟[J]. 中国海洋大学学报，2009(1):165-168.[3]陈育民, 徐鼎平. FLAC/FLAC3D基础与工程实例[M]. 北京：中国水利水电出版社,2013：2-5.[4]周琪，晏航宇. 有限差分对高边坡稳定性数值模拟分析[J]. 工程建设，2015(3):1-6.[5]王亮. 水平旋喷桩成拱预加固隧洞开挖施工数值分析[J]. 重庆文理学院学报,2013(3):48-51.[6]李佳宇，张子新. 圆砾层地铁车站深基坑变形特征三维数值分析[J]. 地下空间与工程学报，2012(1):71-76.。
地震荷载作用下的地下洞室渗流场动态响应分析
地震荷载作用下的地下洞室渗流场动态响应分析李广凯;王洪博;贾超;王轮祥【摘要】在岩体地下洞室工程中,地震作用对洞室稳定的影响一直是工程界普遍关注的问题,但却忽略了地震作用对地下洞室渗流场的影响.以泰山抽水蓄能电站典型洞段地下厂房为研究背景,在洞室开挖稳定后,进一步考虑地震荷载对地下水渗流场的影响,探究渗流场在非线性动力荷载作用下的演变规律,为洞室的正常运行和实际工程维护决策提供理论依据.【期刊名称】《水力发电》【年(卷),期】2015(041)006【总页数】5页(P32-35,105)【关键词】岩体洞室;地震荷载;稳定性分析;渗流场;数值模拟【作者】李广凯;王洪博;贾超;王轮祥【作者单位】山东泰山抽水蓄能电站有限责任公司,山东泰安271000;山东泰山抽水蓄能电站有限责任公司,山东泰安271000;山东大学土建与水利学院,山东济南250061;山东大学土建与水利学院,山东济南250061【正文语种】中文【中图分类】TU457(252)0 引言在岩体地下洞室工程中，地震作用对围岩稳定的影响一直是国内外学者研究的重点问题，水的作用更使问题复杂化。
因此，研究探讨地下岩体洞室渗流场受地震作用影响的变化规律具有重大意义。
继“5·12”汶川地震和2010年2月27日智利里氏8.8级地震后，工程界对动力作用下岩土工程结构安全稳定问题日益关注和重视。
目前，地下洞室地震作用效应分析常用的方法有拟静力法、反应谱法及时程分析法［1］。
时程分析法已逐渐成为地震设计中普遍采用的动力分析方法。
地震作用对大坝坝基液化及边坡的安全稳定方面研究取得丰富成果。
相比于边坡动力分析等领域，对岩体地下洞室地震与水渗流之间的耦合作用方面的研究尚有待进一步加强。
李海波等人分析了地震荷载作用下地下岩体洞室位移变形特征［2］。
刘春玲，祁生文等人利用FLAC3D软件分析了边坡地震稳定性［3］。
李飒等人分析了地震作用下，平原水库土石坝渗流场及坝基液化区域的变化情况［4］。
基于FLAC(3D)群桩侧向动力特性试验与数值模拟对比研究
度与位移时程关系 曲线进行对 比分析 。研 究结果 表 明：随着 正弦波 峰值加 速度输入 的增加 ，群 桩横
向动力响应 明显 ，尤其是 当加速度为 ０．１５ ｇ时砂 土发 生液 化 ，反应达到最大 ，数值 模拟结果与试验吻
合较好 。地震波输入工况下也可 以得 到类 似 的结 论 ，其 中干砂 与液化 砂土 的承 台加 速度 、位移 相对
要基于液化砂土 中 ３ Ｘ ３群桩振动台试验 ，采用 目前 常用 的大 型有限差分 软件 ＦＬＡＣ 进行数值 模拟
研究 ，将模拟 结果 与试验分析结果进行对 比研究 。工况包 括 ：不 同峰值 加速度 的正 弦波和 Ｅ１ Ｃｅｎｔｒｏ
波分别输入下 的群桩在 干砂 和饱 和砂 土中的侧 向动力 响应 特性 ，主要 对基底 台面 、桩头 承 台的加速
ＬＩ Ｙｕｒｕｎ ，ＺＨＡＮＧ Ｙｕｂｉｎ ，ＰＡＮ Ｘｉｎｘｉｎ （１．Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｃｉｖｉｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒ ｉｎｇ，Ｈｅｂｅｉ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｔｉａｎｊｉｎ ３００４０１，Ｃｈｉｎａ； ２．Ｃｉｖｉｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒ ｉｎｇ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｃｅｎｔｅｒ ｏｆ Ｈｅｂｅｉ Ｐｒｏｖｉｎｃｅ，Ｔｉａｎｊｉｎ ３００４０１，Ｃｈｉｎａ）
基 于 ＦＬＡＣ３Ｄ群 桩 侧 向动 力 特 性 试 验 与 数 值 模 拟 对 比 研 究
李 雨 润 ，张 玉彬 ，潘 鑫 鑫
（１．河北工业大学 土木与交通学 院，天津 ３００４０１；２．河北省 土木工程技术研究 中心 ，天津 ３００４０１）
摘 要 ：地震作 用下的桩基动力响应问题一直是土动力学 和岩 土工程抗 震领域研 究的热点 。本 文主
第 ３６卷 第 ３期 ２０１６年 ６月
爆破荷载作用下岩石边坡动态响应的FLAC_3D_模拟研究_陈占军
第22卷 第4期2005年12月爆 破 BLASTI NGV o.l 22 N o .4D ec .2005文章编号:1001-487X (2005)04-0008-06爆破荷载作用下岩石边坡动态响应的FLAC 3D模拟研究陈占军,朱传云,周小恒(武汉大学水资源与水电工程科学国家重点实验室,武汉430072)摘 要: 已有的岩石边坡爆破动力响应分析多用有限单元法。
作者尝试运用FLAC 3D 的动力分析模块进行岩石边坡爆破动力响应分析。
建立了能够反映主要地质构造的三维岩石边坡数值模型。
介绍了三维有限差分程序FLAC 3D 动力分析的理论基础,包括边界条件的设定、动力荷载的输入、阻尼的选取以及岩体本构模型的选择。
采用FLAC 3D 模拟了该岩石边坡在爆破荷载作用下的动态响应。
分析了爆破结束后边坡体内位移场、应力场、速度场以及塑性区的分布情况,并与爆破前进行对比。
将计算结果与实测数据进行了比较,结果表明FLAC 3D 用于爆破荷载作用下岩石边坡动态响应的数值模拟是可行的。
关键词: 爆破荷载; 岩石边坡; 动态响应; FLAC 3D 模拟中图分类号: TD 235.1 文献标识码: AFLAC3DSi m ul ation for Dyna m ic Res ponse ofRock Sl ope under Expl osi onC HEN Zhan-jun,Z H U Chuan-yun,Z HOU X iao -heng(State K ey Laboratory o fW ater Resources and H ydropo w er Eng i n eeri n gScience ,W uhan Un i v ersity ,W uhan 430072,China)A bstract : The dyna m ic response of b l asti ng for rock sl ope is si m u lated by dyna m i ca lly ana l y zi ng the m odu l e o fFLA C 3D progra m.A 3-D rock sl ope mode l that can re fl ect itsm a i n g eo log ica l structure is established .The theoretical bas i s of dyna m ic analysis by the FLAC 3D prog ram is i ntroduced ,i nc l ud i ng setting bounda ry conditions ,inpu tti ng dy -nam ic l oadi ngs ,choosi ng damp i ng and the physicalm odel of the rock sl ope .The FLA C 3D progra m is u tilized to si m -ulate the dynam i c response o f the rock slope under exp l os i on .T he distributi ons o f stress fi e l d ,displace m ent field ,ve l oc ity fie l d and p l astic zones i n t he ro ck s l ope are analyzed a fter b l asti ng.The si m u lati on resu lts are co m pared w it h the site mon itoring resu lts .Resu lts shows that the FLAC 3D progra m can be used to si m u late the dyna m ic response o f rock slope under explosion e ffecti ve ly .K ey words : expl o si on l oadi ng ;ro ck slope ;dyna m ic response ;FLAC 3D sim ulati on 收稿日期:2005-09-11.作者简介:陈占军(1980-),男;武汉:武汉大学水利水电学院研究生.1 引 言爆破荷载对岩石边坡稳定性的影响是极其复杂的岩石工程地质力学问题,涉及到岩石动力学、工程地质学等相关学科。
用FLAC 3D模拟动荷载作用下地下洞室的力学效应
但 随着 地下 空间 开发利 用规 模 的不断 加大 和 国家基 础 设施 建设 的迫 切需 求 ， 开展 地 下 抗震 研 究 的必 要
更 为复 杂 ， 动态分 析 中对边 界条 件要考 虑更 仔细 、 在 全 面 。在 动 态 模 型 建 立 中要 考 虑 以下 三 个 关 键 方
面 ： １ 动 态荷 载 和边 界 条件 ； ２ 力 学 阻尼 ； ３ 通 （） （） （）
水 电 站 设 计 第 ２ 卷 第 ４ ６ 期
Ｄ Ｈ Ｐ Ｓ
２ ０ １ ０１ 年 ２月
用 Ｆ ＡＣ Ｄ 拟 动 荷 载 作 用 下 地 下 洞 室 的 力 学 效 应 Ｌ ３模
马 行 东
（ 中国水 电顾问集团成都勘测设计研究 院， 四川 成都 ６０ ７ ） １０ ２
摘
要： 运用 Ｆ Ａ 软件进行洞室的三维数值模拟 ， ＬＣ 模拟平行洞轴的水平震动 、 垂直洞 轴的水平震动 、 铅直上 下震动三种形式 动
荷载作用下地下洞室的力学效应 ， 并分析洞室的破坏规律 ； 同时改变 动荷载有关的参数及模 型的介质 参数 ， 出不同情形动荷 载 得 下的地下结构的动态破坏效应 。
随 着城 市 化 进程 加 快 、 市人 口的激增 和 交通 城 工 具 的密集 ， 使有 限 的城 市 空间资 源不 断超荷 ， 市 城 用 地严 重不 足 ， 市环境 问题 日益 严重 ， 城 地下 空 间的 开 发 已成必然 趋 势 。然 而 ， 国是 地震 多发 区 ， 我 地震
造 成 的危害很 大 ， 尤其 是 ２０ ０ ８年 ５月 １ 日发 生 在 ２ 四川汶 川 的 ８０级 大地震 ， ． 给边坡 、 水库及 地 下洞 室 等 带来 了 巨大的破 坏 作 用 ， 同时 也 给社 会 带 来 了巨
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水电站设计D H P S第26卷第4期2010年12月用FLAC 3D模拟动荷载作用下地下洞室的力学效应马行东(中国水电顾问集团成都勘测设计研究院,四川成都 610072)摘 要:运用FLAC 3D 软件进行洞室的三维数值模拟,模拟平行洞轴的水平震动、垂直洞轴的水平震动、铅直上下震动三种形式动荷载作用下地下洞室的力学效应,并分析洞室的破坏规律;同时改变动荷载有关的参数及模型的介质参数,得出不同情形动荷载下的地下结构的动态破坏效应。
关键词:动荷载;地下洞室;地震;数值模拟;力学效应;计算机软件FLAC 3D中图法分类号:TV 312 文献标识码:B 文章编号:1003-9805(2010)04-0020-03收稿日期:2009-01-09作者简介:马行东(1978-),男,江苏徐州人,硕士,工程师,现从事水电地质勘察的工作。
1 前 言随着城市化进程加快、城市人口的激增和交通工具的密集,使有限的城市空间资源不断超荷,城市用地严重不足,城市环境问题日益严重,地下空间的开发已成必然趋势。
然而,我国是地震多发区,地震造成的危害很大,尤其是2008年5月12日发生在四川汶川的8.0级大地震,给边坡、水库及地下洞室等带来了巨大的破坏作用,同时也给社会带来了巨大的灾难,造成了巨大的经济损失及人员伤亡。
虽然已证实地震对地下结构的破坏远小于地面结构,但随着地下空间开发利用规模的不断加大和国家基础设施建设的迫切需求,开展地下抗震研究的必要性和紧迫性也日益明显。
因此研究地震动作用下的地下洞室的破坏具有很大的意义。
地下洞室不仅受地应力、地下水、地热等环境条件的作用,在很大情况下还要受地震动荷载的作用,原本平衡稳定的地下结构,在地震作用下就可能失稳和破坏。
而目前动荷载对地下洞室的破坏研究很少且大都基于小变形方面,由于动荷载的作用,地下洞室破坏的现象已远非连续介质所能描述,鉴于此本文采用FLAC 3D三维数值模拟动荷载作用下地下洞室的力学效应,通过模拟来取得一些地下洞室在动荷载作用下的破坏规律。
2 动态处理方法FLAC3D(Fa st Lagrang ian Analy sis o f C ontinuan3D i m ensi o ns)是由美国Itasca 咨询公司于20世纪90年代中期在原有的二维分析软件FLAC 基础上开发的一种工程计算处理软件。
它采用拉格朗日差分公式来处理有限变形问题,计算过程中允许材料发生屈服及流变,适合于解决岩土工程中经常遇到的大变形问题,是一种理想的岩土工程计算软件。
利用FLAC 3D(显示有限差分)处理动态问题,可以进行动态三维平面应变或者完全动力学分析、基于显示有限差分法求解系统动力学方程,以及方程可与结构单元模型进行耦合求解,从而可以求解动态作用下的土壤 结构交互作用问题。
目前FLAC 3D的动态分析能力已可以应用于地震、爆破、冲击及岩爆分析等方面。
但是动态分析较静态分析更为复杂,在动态分析中对边界条件要考虑更仔细、全面。
在动态模型建立中要考虑以下三个关键方面:(1)动态荷载和边界条件;(2)力学阻尼;(3)通过模型的波的传播。
在FLAC 3D动力分析中,动力荷载可以是:加速度时程、速度时程、应力(或压力)时程及变力时程。
动荷载可以加在模型的边界上也可以加在模型内部的节点上。
对于地下结构,一个重要的问题是边界的处理。
数值方法总是用有限的区域来模拟无限或者半无限区域,因此边界的处理往往是计算的关键。
FLAC 3D动态分析边界包含两个主要的边界:静态(粘滞)边界和自由边界。
两种类型的边界基础有柔性基础和硬基础。
对于动态荷载分析,速度和加速度的输入不能直接施加在静态边界(柔性基础)上,而是被转换成应力波作用在模型上。
在模型动态分析中力学20阻尼有瑞利阻尼、局部阻尼。
在模型动态分析中选择力学阻尼是很重要的,局部阻尼在简单的计算中能得到很理想的计算结果,但在复杂的算例中还没有得到足够充分的验证。
FLAC3D处理实际动态问题包括以下4个过程:(1)确保建立的模型(包括网格、确定材料性质及边界条件)满足波传播的要求(可以通过GEN来调整地域的尺寸)。
这一步在静态分析前也应该执行,因为在计算后格点被使用者重新分布。
(2)根据模型的性质和输入的频率范围来选择合适的力学阻尼。
(3)施加动态荷载和边界条件。
(4)建立工具来监控模型的动态反应情况,结合其他资料对运行结果进行评价。
3 动态模拟由震源发生的地震波包括体波和面波。
体波分纵波(P波)和横波(S波)两种;面波可分为瑞利波(R波)和勒夫波(Q波)。
对于地下结构来讲,在地震发生时,传至地下结构的地震波(从波传入的方向来讲)大致可以分为正切波、剪切波及斜入波。
从动态地震波分析,波在地下洞室传播时对地下结构造成的变形破坏分为下列3种变形:(1)轴向压缩和变形:动态波产生的振动平行于隧道的轴线而生成交替的压力和拉力;(2)纵向弯曲:动态波产生的振动垂直纵轴;(3)斜变形:剪切波。
下面进行动态模型分析。
3 1 几何模型所选三维模型尺寸为200m 200m 200m,隧道类型为圆形,半径为5m,建立的三维模型见图1。
模型有3432个格点,有2880个单元。
3 2 计算参数模型岩土介质采用弹性本构关系。
体积弹性模图1 模拟采用的三维模型量K=20 0M Pa,剪切弹性模量G=10 0M Pa,密度为2000。
3 3 计算方法设模型边界为自由边界,力学阻尼采用局部阻尼;在模型底部、左侧以及前面分别施加动荷载,动荷载为加速度时程曲线,频率设为10 0H z,振幅0 5m。
3 4 动力分析动荷载所施加的方向:铅直上下振动(沿Z轴方向激振);垂直洞轴的水平振动(沿X轴方向激振);平行洞轴的水平振动(沿Y轴方向激振)。
3 5 边界约束条件为了分析边界约束条件对隧道地震反应的影响,采用了如下边界约束条件:第一类约束条件为上部自由表面的节点自由,底部基岩面上的节点三个方向全部约束,其余边界上的节点竖向自由、横向或纵向约束;第二类约束条件为上部自由的节点自由,底部基岩面上节点的三个方向全部约束,其余边界上的节点横向自由、竖向和纵向约束;第三类约束条件为上部自由表面的节点自由,底部基岩面上的节点三个方向全部约束,其余边界上的节点纵向自由、竖向和横向约束;第四类约束条件为全部约束,即在边界上的节点(除上部自由表面的节点外)纵向、横向和竖向三个方向都约束;第五类约束条件为上部自由表面的节点自由,底部基岩面上的节点三个方向全部约束,其余边界上的节点纵向和横向自由、竖向约束。
以上用较为简单的模型来模拟其动荷载对地下结构的力学效应。
对于其他的情形,可以在改变边界、阻尼、动态输入、地应力、本构关系、频率、材料性质、模型形状等情况下用FLAC3D来得出不同的动荷载下的地下洞室的力学效应,分析不同情形动荷载下的地下结构的动态破坏效应。
根据不同的情形得出的结果,并结合在地下结构实际破坏的结果进行比较分析总结。
4 计算结果与分析用FLAC3D模拟平行洞轴的水平振动、垂直洞轴的水平振动和铅直上下振动三种形式,得出位移等值线、速度等值线,一些点的时程位移、时程速度、时程加速度。
通过对模拟结果的分析可以得出:(1)铅直上下振动:从见图2可以看出,洞室的上部、下部出现拉应力区,两侧为压应力区域。
根据隧道受力分析,在铅直上下振动下隧道的上部、下部受拉区易破坏,因此在铅直上下振动下隧道可能产生纵向破裂、拱顶塌落或底部破裂。
21图2 铅直上下振动下的变形(2)垂直洞轴的水平振动:由图3可见,垂直洞轴的水平振动可以产生隧道的横向断裂、延伸错动破裂、倾斜断裂和墙变形。
图3 横向振动受力(3)平行洞轴的水平振动(见图4):根据受力分析,平行洞轴的水平振动产生压力与拉力交替。
在这种情况下隧道相对较为安全,振动对隧道的危害也较小,但应注意洞口的安全。
图4 纵向振动受力分析三种情况下的数据可以看出,洞室的径向、横向变形较大,而纵向变形较小,且每种情况下的变化与施加的加速度的方向变化相一致。
应注意平行洞轴的水平振动,这种情况下应注意洞口的加固。
随着加速度的增加,隧道变形也将变大,破坏可能性也会增加。
在地震波输入方向约束时,其反应比不施加约束时要小。
而实际情况是隧道处于半无限空间中,当取一定范围分析时,在边界上若采用刚性约束,则限制了边界上的位移,反应就要小些;若采用自由边界,则边界上的位移就要大些,反应也就大些。
因此实际的振动应介于这两种情况之间。
5 结 论本文通过FLAC 3D软件进行洞室的三维数值模拟,模拟平行洞轴的水平振动、垂直洞轴的水平振动、铅直上下振动三种形式动荷载作用下地下洞室的力学效应,并分析洞室的破坏规律。
(1)动荷载下地下结构的破坏与施加的动力荷载有关,而动力荷载的大小取决于地震震级和震中距,施加的动荷载变大隧道的变形、受力也变大。
可见地震发生时,地震烈度越大,产生的动力荷载越强,地下结构的破坏程度也就越大。
(2)垂直洞轴的水平地震作用对洞体侧壁的稳定威胁最大;铅直上下地震作用则可能会使拱顶下落;平行洞轴的水平地震作用对洞体稳定威胁较小,但应注意洞口岩体破裂可能外崩,所以在加固隧道时应注意这些特殊的部位,即容易产生破裂的部位或应力集中的部位。
若对这一些特殊部位进行加固处理,则可以减少动荷载对隧道的破坏。
若有中柱,水平地震作用下地下结构将产生较大的水平剪力和弯矩;竖向振动将增加中柱的轴力,造成中柱破坏;水平与竖向振动加剧中柱的破坏。
在地震作用下,在拱顶处产生较大的位移,隧道边墙底部将产生较大的拉应力、弯矩与轴应力。
(3)通过改变模型的密度可以得出不同的分析结果,增加模型的密度模型分析点的位移、应力、速度、加速度都有减小。
可见,隧道周围介质的密度越大则隧道越稳定,所以修建在极软堆积物中的地下工程比修建在坚硬岩石中的破坏大。
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