ABAQUS在岩土工程中的应用_水利水电版_.kdh
ABAQUS在深部岩体工程中的应用
第8章 ABAQUS在深部岩体工程中的应用知识要点：;深部岩体工程特点;ABAQUS数值模拟功能;地下储气库的长期稳定性分析;深部引水隧洞的稳定性分析本章导读：本章主要研究ABAQUS在深部岩体工程中的应用。
首先介绍了ABAQUS在此方面的模拟功能，然后分别以地下高应力储气库和深埋引水隧洞为工程应用对象，详细阐述了ABAQUS在这些方面的应用全过程。
对研究类似深部岩体工程的应用者提供较好的学习和借鉴作用。
8.1、深部岩体工程简介能源和矿产资源制约着国民经济的发展。
随着浅部资源的逐渐减少和枯竭，矿物资源地下开采的深度越来越大。
人类的工程活动已经深入到地下4000m以下的深度，如逾千米乃至数千米的矿山、水电工程埋深逾千米的引水隧道、核废料的深层地质处理问题、深地下防护工程等。
在我国西部水电能源开发、南水北调、西气东送等工程中普遍涉及到深部岩体地质问题等等。
如我国西部已建或将建的拉西瓦、二滩、天生桥等水电工程都遇到过高地应力、高水压等问题，甚至在浅表的大坝建基面的开挖时，都会发生由于高地应力释放产生的表面岩体成层剥落现象。
西部地区的特殊地质、地形条件使得西部水电资源开发中地下深埋工程量很大。
深部岩体所处的高地应力、高地温和高渗透水压力的特殊环境，伴随着深部岩体的力学响应明显有别于浅部岩体的力学行为。
由于深部岩体受到各种荷载作用、岩体介质作用本身的复杂性、认知的不确定性和表现出一系列新的岩体地质力学特征，致使深部岩体的地质结构特征、裂隙渗透特性、变形机理、破坏规模和强度特征以及高渗透水压下的流变机理难于用传统的理论加以合理的解释，引起了国内外学者的极大关注，成为近几年来该领域的研究热点。
由于深部岩体所处的复杂的地质环境，导致地应力高、温度高、渗透压高，加之较强的时间效应，使深部岩体的组织结构，基本行为特征和工程响应均发生根本性变化。
深部岩体表现出明显的非线性力学特性。
进入深部的工程岩体所属的力学系统不再是浅部工程岩体所属的线形力学系统，而是非线性力学系统，传统理论、方法与技术己经部分或全部失效。
ABAQUS软件在岩体力学参数和初始地应力场反演中的应用
1 改进的 BP 神经网络
一般认为地应力场的主要组成成分为自重应力场和地 质构造应力场[3],在 弹 塑 性 材 料 下 ,自 重 荷 载 和 构 造 荷 载 之 间 的作用相互耦合,即叠加原理不再适用[4]。此时 σ′≠f(G ,σ构1, σ构2,σ构3,…),而 是 σ′=Φ(G ,σ构1,σ构2,σ构3,…),更 一 般 的 则 认 为 σ′=Φ(x,y,z,E,μ,γ,c,φ,G ,σ构 1,σ构2,σ构3,… ),其 中 σ′为 初 始 应 力 的 拟 合 值 ;G 和 σ构i 分 别 为 自 重 作 用 和 边 界 假 定 构 造荷载作用;x,y,z为应力空间点 的 位 置 坐 标 ;E,μ,γ分 别 为 岩体的弹 性模量 , 泊 松 比 和 容 重 ;c,φ分 别 为 岩 体 的 凝 聚 力 和摩擦角;f,Φ分别为线性 函 数 和 非 线 性 函 数 。 由 于 神 经 网 络具有不需要建立分析对象的力学模型以及对未知系统具 有辨识和预测能力的优点, 因此可以在此引入神经网络模 型,利用它能够以任意精度逼近任何连 续函数的能力来表达 该函数关系。
基于ABAQUS的深覆盖层地基面板堆石坝防渗墙应力与变形分析
基于ABAQUS的深覆盖层地基面板堆石坝防渗墙应力与变形分析王文姣【摘要】结合某深厚覆盖层上的面板堆石坝工程实例,基于有限元分析软件ABAQUS,采用三维非线性有限元数值分析法,对其静力工作形态进行了深入的研究,并针对此工程总结了修建于深覆盖层上的高混凝土面板堆石坝应力变形的一般规律,论证了此大坝结构设计的合理性,为设计和施工提供了理论依据,同时,也为深覆盖层上面板堆石坝的动力特性分析提供一些前期准备.【期刊名称】《广东水利水电》【年(卷),期】2014(000)010【总页数】7页(P53-59)【关键词】深厚覆盖层;混凝土面板堆石坝;防渗墙;静力特性;非线性有限元【作者】王文姣【作者单位】广州市水务规划勘测设计研究院,广东广州 510640【正文语种】中文【中图分类】TV641.4+3混凝土面板堆石坝具有安全性好、适应性强、受环境气候影响小、施工导流方便、有效缩短工期和降低造价等优点,是一种富有竞争力的坝型,受到整个坝工界的重视[1]。
我国水库大坝的建设如火如荼,但是比较好的地质条件的坝址已经越来越少,常常需要在深厚的覆盖层地基上建设面板堆石坝。
在地质条件复杂的深厚覆盖层地基之上修建高面板堆石坝的安全性到底怎样,已引起了人们广泛的关注[2]。
因而,分析研究建于深厚覆盖层上的面板坝应力应变特性及稳定性,可以对工程坝址地的经济建设进行改善,亦对国家水利事业的发展和推动有着重要的现实意义。
本文以某水库混凝土面板堆石坝工程为研究对象,采用有限元数值分析方法,对其应力应变特性进行了三维有限元分析。
主要研究内容如下：①对面板堆石坝的静力本构模型及有限元分析方法进行分析选择,并在大型有限元分析软件ABAQUS中编制相应的子程序建立模型；②以某水库面板堆石坝为研究对象,建立三维有限元模型,针对该大坝的填筑及蓄水过程,采用分级加载技术,对其进行三维非线性静力分析，深入研究该坝防渗墙在施工期和蓄水期的应力和变形分布规律。
Abaqus在岩土工程的应用
Abaqus在岩土工程的应用
ABAQUS软件广泛应用于岩土工程有其技术方面的必然性。
概括起来，ABAQUS的优势可以归纳为如下几个方面：
（1）合理的材料本构模型是进行正确分析的关键因素，ABAQUS 提供了众多的岩土材料本构模型，能够真实地反映土体性状，如土体的剪胀性、屈服性等，适用于从黏土、砂土到岩石的各种岩土材料。
ABAQUS拥有摩尔库仑模型、Cam-Clay模型、Druker-Prager模型等模型，其中Cam-Clay模型是目前很多有限元软件没有提供的。
另外，ABAQUS提供了开放、灵活的二次开发平台，通过自定义子程序用户可以建立特定的模型、实现特定的功能。
（2）土体是典型的三相体，其有效应力对土体的强度及变形影响较大。
ABAQUS中的孔压单元，可进行土体的固结、渗透分析，以满足这一需求。
ABAQUS中的Soil分析步，不仅提供了流固耦合的稳态渗流、瞬态固结的功能，而且提供了针对非饱和土的分析功能。
（3）ABAQUS提供了Geostatic分析步，可准确、灵活得建立湿土（考虑静水压力的影响）和干土（不考虑静水压力的影响）初始应力状态。
（4）ABAQUS强大的接触功能，可正确模拟土体与结构之间的脱开、滑移等现象。
（5）岩土工程往往涉及到复杂的边界、载荷条件，ABAQUS岩土工程实例详解电子书因此软件必须具有处理复杂工况的能力。
ABAQUS提供了方便的单元生死功能，用于模拟建筑结构的施工过程；还提供了无限元，以模拟地基无穷远处的边界条件。
综合以上特点，ABAQUS可处理岩土工程的大部分问题，在该领域具有优秀的适用性。
abaqus在岩土工程中的应用 案例文件
abaqus在岩土工程中的应用案例文件abaqus是一款常用的有限元分析软件，广泛应用于岩土工程中。
下面列举了岩土工程中abaqus的应用案例，包括地基工程、边坡稳定性分析、挡土墙设计等方面。
1. 地基工程地基工程是岩土工程的核心内容之一，abaqus可以用于地基的承载力和沉降分析。
通过建立地基模型，考虑不同荷载情况下的土体性质，可以计算地基的承载力和变形情况，进而指导实际工程设计。
例如，可以通过abaqus模拟地基基坑开挖对周围土体的影响，预测地基下沉的情况，为地下结构的设计提供依据。
2. 边坡稳定性分析边坡稳定性是岩土工程中的重要问题，abaqus可以用于边坡的稳定性分析。
通过建立边坡模型，考虑不同荷载、土体参数和边坡几何形状等因素，可以计算边坡的稳定性指标（如安全系数）和发生滑移的位置。
例如，可以通过abaqus模拟陡坡下雨后的渗流和剪切破坏，评估边坡稳定性，并提出相应的加固措施。
3. 挡土墙设计挡土墙是岩土工程中常见的结构，abaqus可以用于挡土墙的设计和分析。
通过建立挡土墙模型，考虑土体参数、结构形式和荷载情况等因素，可以计算挡土墙的稳定性和变形情况，指导挡土墙结构的设计。
例如，可以通过abaqus模拟挡土墙的荷载响应和土体变形，评估挡土墙的稳定性，并确定合适的尺寸和材料。
4. 地铁隧道分析地铁隧道是岩土工程中的典型工程，abaqus可以用于地铁隧道的分析。
通过建立隧道模型，考虑地下水、土体参数和开挖方式等因素，可以计算隧道的稳定性和变形情况，指导隧道的设计和施工。
例如，可以通过abaqus模拟隧道开挖对周围土体的影响，评估隧道的稳定性和地表沉降情况，并提出相应的支护措施。
5. 岩石力学分析岩石力学是岩土工程中的重要分支，abaqus可以用于岩石的力学分析。
通过建立岩石模型，考虑岩石的本构关系和荷载情况，可以计算岩石的应力分布、变形情况和破坏机制，指导岩石工程的设计和施工。
例如，可以通过abaqus模拟岩石的加载过程和破坏模式，评估岩石的强度和变形特性，为岩石工程提供依据。
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岩 土 力 学 2010年GUAN Bao-shu. The actuality and development of surrounding rock classification in other countries[J]. Tunnel Corpus , 1972, (4): 1－3.[5] 中华人民共和国铁道部. TB10003－2005铁路隧道设计规范[S]. 北京: 中国铁道出版社, 2005.[6] 重庆交通科研设计院. JTGD70－2004 公路隧道设计规范[S]. 北京: 人民交通出版社, 2004.[7] GONZALEZ D E, VALLEJO L I. SRC rock massclassification of tunnels under high tectonic stress excavated in weak rocks[J]. Engineering Geology , 2003, (69): 273－285.[8] 中华人民共和国水利部. GB50218－94 工程岩体分级标准[S]. 北京: 中国计划出版社, 1995.[9] 王明年, 何林生. 建立公路隧道施工阶段围岩分级的思考[J]. 广东公路交通, 1998, (增刊1): 125－127. WANG Ming-nian, HE Lin-sheng. Build surrounding rock classification of highway tunnel during the construction[J]. Guangdong Highway Communications , 1998, (Supp.1): 125－127.[10] 陈炜韬, 王明年, 王玉锁, 等. 黏性土土质隧道围岩分级指标选取的研究[J]. 岩土力学, 2008, 29(4): 901－904.CHEN Wei-tao, WANG Ming-nian, WANG Yu-suo. et al. Study on the index selection of surrounding rock classification in cohesive soil tunnel[J]. Rock and Soil Mechanics , 2008, 29(4): 901－904.[11] 西南交通大学. 公路隧道围岩分级指标体系与动态分类方法研究[R]. 成都: 西南交通大学, 2007.[12] 建设部综合勘察研究设计院. GB 50021－2001 岩土工程勘察规范[S]. 北京: 中国建筑工业出版社, 2002. [13] 陈炜韬, 王明年, 魏龙海, 等. 黏性土土质隧道围岩分级指标的界限值确定[J]. 岩土力学, 2008, 29(9): 2446－2450.CHEN Wei-tao, WANG Ming-nian, WEI Long-hai. et al. Value limits of the index of surrounding rock classification in cohesive soil tunnel[J]. Rock and Soil Mechanics , 2008, 29(9): 2446－2450.[14] 王玉锁, 陈炜韬, 王明年. 砂土质隧道围岩黏聚力影响因素的试验研究[J]. 水文地质工程地质, 2006, (6): 48－51.WANG Yu-suo, CHEN Wei-tao, WANG Ming-nian. Test research for influencing factors of the cohesive strength of sand soil tunnel surrounding rock[J]. Hydrogeology & Engineering Geology , 2006, (6): 48－51.ABAQUS 在隧道及地下工程中的应用（水利水电版）工业技术类，陈卫忠、伍国军、贾善坡著，16开，813千字，524页，平装光膜，估价：68元，2010年1月出版，ISBN ：978－7－5084－6995－9本书系统阐述了地下工程数值模拟的基本原理和方法，通过一系列的工程实例，详细地介绍了ABAQUS 在隧道及地下工程设计及施工中的应用，较充分地反映了作者及国内外最新研究成果。
abaqus在岩土工程中的应用 案例文件
abaqus在岩土工程中的应用案例文件abaqus是一种强大的有限元分析软件，可广泛应用于岩土工程中。
下面列举了10个关于abaqus在岩土工程中的应用案例。
1. 地基承载力分析：abaqus可以模拟地基承载力分析，包括地基沉降、土体变形等问题。
通过建立地基土的有限元模型，可以计算地基承载力和变形情况，进而评估土壤的稳定性和可行性。
2. 地下水渗流分析：abaqus可以模拟地下水渗流问题，包括渗流压力、渗流速度等。
通过建立地下水流动的有限元模型，可以计算地下水渗流的分布情况，进而评估地下水资源的利用和保护。
3. 边坡稳定性分析：abaqus可以模拟边坡的稳定性分析，包括边坡滑动、倾斜等问题。
通过建立边坡的有限元模型，可以计算边坡的稳定系数和安全系数，进而评估边坡的稳定性和安全性。
4. 岩土隧道分析：abaqus可以模拟岩土隧道的力学行为，包括围岩应力、位移等问题。
通过建立隧道的有限元模型，可以计算隧道围岩的应力分布和变形情况，进而评估隧道的稳定性和安全性。
5. 地震响应分析：abaqus可以模拟地震对岩土工程的影响，包括地震波传播、结构动力响应等问题。
通过建立岩土工程的有限元模型，可以计算地震波的传播路径和结构的动力响应，进而评估岩土工程的地震安全性。
6. 桩基工程分析：abaqus可以模拟桩基工程的力学行为，包括桩身承载力、桩身变形等问题。
通过建立桩基的有限元模型，可以计算桩身的承载能力和变形情况，进而评估桩基工程的稳定性和可行性。
7. 岩土地下工程分析：abaqus可以模拟岩土地下工程的力学行为，包括地下开挖、地下水渗流等问题。
通过建立岩土地下工程的有限元模型，可以计算地下工程的应力分布和变形情况，进而评估地下工程的稳定性和安全性。
8. 岩土边坡防护分析：abaqus可以模拟岩土边坡的防护措施，包括挡土墙、护坡等问题。
通过建立岩土边坡的有限元模型，可以计算防护结构的稳定性和抵抗能力，进而评估边坡的安全性和可行性。
南水模型在ABAQUS中的实现及在工程中的应用
南水模型在ABAQUS中的实现及在工程中的应用作者：司海宝化西婷来源：《南水北调与水利科技》2010年第01期摘要:ABAQUS作为一款强大的通用有限元分析程序,具有很强的非线性计算功能和前、后处理能力。
标准ABAQUS程序中包含一些材料的通用本构模型,但土体具有弹塑性及剪胀性等特性,因而有必要在ABAQUS中开发出适应土体的本构模型,南水模型则可以很好地反映土体剪胀等特性。
为拓展ABAQUS在岩土工程领域的计算能力,利用二次开发工具UMAT和数据接口将南水模型连接到标准ABAQUS程序中。
计算表明,这样不仅可以充分利用ABAQUS程序方便、快捷的前、后处理和强大的非线性求解平台,而且还可以完成更复杂、更切合实际土体应力应变有限元的数值计算。
关键词:有限元;南水模型; ABAQUS;二次开发中图分类号:O241.8文献标识码:A文章编号:1672-1683(2010)01-0052-04Development of NHRI Constitutive Model in ABAQUS and Application in EngineeringSI Hai-bao1,HUA Xi-ting2(1.Nanjing Hydraulic Research Institute,Nanjing 210024,China;2.Huainan NormalUniversity ,Huainan 232001,China)Abstract: The software of ABAQUS, which is one of the most powerful nonlinear finite element analysis implemented in the world including many different kinds of material models. However, the release of ABAQUS currently absents NHRI constitutive model, which has been widely used to simulate the stress-strain behavior of soil in geo-engineering. The secondary development tools-UMAT and data interface have been used to add NHRI model to standard ABAQUS procedure. All numerical results exhibit that it will be possible to accomplish some complex stress-strain analysis for soil engineering problems by fully making use of the powerful solving platform.Key words: finite element;NHRI model ;ABAQUS;secondary development0 引言作为一款功能强大的有限元分析软件,ABAQUS占有及其重要的位置[1]。
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岩 土 力 学 2010年
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CHEN Wei-tao, WANG Ming-nian, WEI Long-hai. et al. Value limits of the index of surrounding rock classification in cohesive soil tunnel[J]. Rock and Soil Mechanics , 2008, 29(9): 2446－2450.
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WANG Yu-suo, CHEN Wei-tao, WANG Ming-nian. Test research for influencing factors of the cohesive strength of sand soil tunnel surrounding rock[J]. Hydrogeology & Engineering Geology , 2006, (6): 48－51.
ABAQUS 在隧道及地下工程中的应用（水利水电版）
工业技术类，陈卫忠、伍国军、贾善坡著，16开，813千字，524页，平装光膜，估价：68元，2010年1月出版，ISBN ：978－7－5084－6995－9
本书系统阐述了地下工程数值模拟的基本原理和方法，通过一系列的工程实例，详细地介绍了ABAQUS 在隧道及地下工程设计及施工中的应用，较充分地反映了作者及国内外最新研究成果。
本书主要立足于实际工程应用，将ABAQUS 相关模拟功能和隧道及地下工程中的具体研究对象结合起来，背景性强，属于ABAQUS 软件分析的高级篇。
读者对象：土木工程、岩土与隧道工程、地质工程、水利工程、石油工程的专业技术人员及研究生。
ABAQUS 在岩土工程中的应用（水利水电版）
工业技术类，费康、张建伟编著，16开，652千字，420页，平装，估价：55元，2010年1月出版，ISBN ：978－7－5084－6995－3
本书结合一系列应用实例，系统介绍了ABAQUS 软件用于岩土工程数值模拟分析的功能和方法。
全书分为两大部分共16章，即入门篇（第1～5章）和应用篇（6～16章）。
入门篇主要介绍软件的功能、岩土工程中常用的单元、本构关系和接触面理论等基本知识，通过阅读这些章节，读者可以达到快速入门的目的。
应用篇中首先详细介绍了用户子程序的编写注意事项和编写过程，然后通过岩土工程应用实例，对模型建立、问题求解和结果后处理中需要考虑的关键问题进行了讨论。
读者对象：岩土工程、水利工程、结构工程等领域高校师生，工程技术人员和研究生，岩土工程专业土工数值分析课程师生。
（摘自 新华书目报·科技新书目）
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