路基施工阶段数值模拟分析报告
路基试验段施工分析
福建省宁武高速公路（南平段）A16合同段(K207+050～K216+000)首例路基试验段施工总结报告中铁隧道股份有限公司宁武高速公路（南平段）A16合同段项目经理部二零一零年一月二十八日第一节 工程概况及总结目的一一、、工程概述由我公司承建的宁武高速公路（南平段）A16合同段起点桩号K207+050，终点桩号为K216+000，路线全长8.95km 。
本试验段桩号为K213+320~K213+490，全长为170米，为全填方路基段，整体式路基，设计宽度为26米，边坡高度≥7米，最高填筑高度为11米，路基填筑总方量为72163m ³，选用含砂低液限粉土作为路基填筑材料。
本合同段于2009年11月18日至2010年1月19日完成该试验段的施工，施工全过程严格按照《公路路基施工技术规范》及本合同段编制的试验段施工方案进行。
二、路基试验段施工总结的目的1、通过路基试验段施工，总结出一套适合本标段土质路基填筑施工合理的施工方法和机械设备的配置方式。
2、通过试验，总结出回填及碾压、填筑松铺厚度、不同自然条件下不同的碾压设备的碾压遍数和挖方路堑施工的理想设备配置及工艺方法。
3、总结如何依据招标文件的技术、质量标准以及部颁质量标准进行规范的程序管理方法和质量控制手段。
4、通过本试验段施工，收集相关数据，指导全面路基工程施工并达到技术质量标准。
第二节 路基试验段施工总结该路基试验段由中铁隧道股份有限公司宁武高速公路（南平段）A16合同段项目经理部组织施工，由路基工程师陈彬全面负责。
现将本次试验段施工分析总结如下：一、技术交底、培训路基试验段施工前进行了技术交底，形成书面交底文件。
交底内容为：工程特点、技术标准、施工方法、施工程序、工艺要求、质量标准、安全措施、工期要求等等。
交底详细，有可操作性。
二、施工准备1、场地准备(1)清除表土将路基范围（含取土场）之内的所有垃圾、表土、耕植土，树根、草皮等用推土机配合挖掘机清理，并用自卸汽车外运至指定的弃土场.(2)清除后做基底试验，确定地表土最大干密度、最佳含水量试验室按规范要求对K213+320~K213+490段基底进行了试验，确定地表土最大干密度为1.78g/(cm3),最佳含水量为13.5%。
某高速公路路基ABAQUS有限元分析报告
《高等土力学》课程考察任务书问题描述：选取某高速公路路基断面，宽度为12m。
路基土层共分为三层，每层厚度均为4m，第一层土为砂土，其弹性模量E=（1+0.01×学号后两位数字）×kPa，第二层为黏土，其弹性模量E=（5+0.01×学号后两位数字）×kPa，第三层为砂土，其弹性模量E=(2+0.01×学号后两位数字)×kPa。
三层土的其他有关基本物理特性参数由学生自己查找相关文献资料来确定。
假设在高速公路路基断面上作用了两个对称的均布荷载q，宽度为0.5m，荷载作用边缘离断面中轴线的最短距离为2m。
并且，均布荷载为一个呈正弦函数规律变化的动荷载，其幅值为（100+学号后两位数字）kPa，频率由学生自己确定。
假设在均布荷载作用期间，土的基本物理特性参数均为恒量，不随时间改变。
基本要求：学生采用现成的大型商业软件，如ABAQUS,ANSYS,PLAXIS以及FLAC 等。
针对上述案例，建立自己的数值模型，模型可以是2D的，也可以是3D的。
模型的本构关系要求在MC模型、Cam-clay模型、修正的Cam-clay模型、DP模型中进行选择。
通过数值模拟，学生可以对路基断面中轴线上各点进行动力响应分析。
要求在中轴线上选取5个关键点，分别为路面以下2m，4m，6m，8m，10m 处。
提取这五个点的位移响应曲线、速度响应曲线、应力-应变关系曲线。
最后，提交一份完整的计算书，同时附上数值模拟计算的源程序。
某高速公路路基ABAQUS有限元分析报告一、问题描述选取某高速公路路基断面，宽度为12m，路基土层共分为三层，每层厚度均为4m，选用ABAQUS建立2D模型进行有限元分析。
（1）第一层土为砂土，其弹性模量E=1.21×107kPa，泊松比v=0.3，密度为1600kg/m3，本构关系采用摩尔-库伦模型，取其摩擦角为30°，膨胀角为30°，粘聚力为0；（2）第二层土为黏土，其弹性模量E=5.21×105kPa，泊松比v=0.4，密度为2000kg/m3，本构关系采用摩尔-库伦模型，取其摩擦角为20°，膨胀角为20°，粘聚力为45kPa；（3）第三层土为砂土，其弹性模量E=2.21×107kPa，泊松比v=0.3，密度为1600kg/m3，本构关系采用摩尔-库伦模型，取其摩擦角为30°，膨胀角为30°，粘聚力为0。
路基施工过程变形研究的FLAC3D数值模拟
路基施工过程变形研究的FLAC3D数值模拟张宇旭【摘要】Numerical simulation analysis of the deformation characteristics in the construction process of subgrade is conducted. In different unit weight and modulus of resilience conditions of filled soil, vertical settlement and the horizontal lateral displacement in the embankment slope feet of roadbed center change with the change of the depth of fill. The deformation law are found, which guide practical engineering of the sub grade construction. The filled soil of small severe is selected or the elastic modulus is raised to improve the settlement deformation of highway under the condition of standard requirement.%对路基在施工过程中的变形特性进行数值模拟分析,研究在不同填土重度和不同填土回弹模量的条件下,路基中心处竖向沉降和路基坡脚处的水平侧向位移随路基填土高度的变化情况,在满足规范要求的条件下,尽可能的选用重度小的填土或提高路堤回弹模量,能够改善公路沉降变形.【期刊名称】《武汉工程大学学报》【年(卷),期】2011(033)006【总页数】4页(P72-75)【关键词】路基施工；FLAC3D数值模拟；沉降【作者】张宇旭【作者单位】黄石理工学院,湖北黄石435003【正文语种】中文【中图分类】U4150 引言地基沉降变形分析是土力学的重要研究课题之一.自从太沙基(Tetzaghi)的一维固结理论[1]问世以来，各国学者相继进行了土体固结沉降理论的研究，并取得了丰硕的成果，这些研究成果对实际工程建设都起到了很好的指导作用.近几年来，计算机技术的发展突飞猛进，把计算机技术应用到土力学中的计算软件也越来越多，采用有限拆分和有限元等数值计算分析地基沉降已成为现实.随着西部大开发政策的实施，西部地区的基础建设亦提上日程，兴建公路、南水北调工程、石油管线建设等项目将会日益增多，这些对沉降计算的要求也在不断提高，改进或提高沉降预测和计算方法具有重大的学术价值和社会效益[2-3].本文以西部某二级公路为例，进行路基在施工过程中的变形与数值模拟研究，对其它类似工程具有一定的工程价值.1 工程概况如图1所示，地基计算深度为50 m，分为两层，上部为回填土，厚度为10 m，下部为粘土层，厚度为40 m；路基计算宽度为200 m,填筑高度为5 m,坡度为1∶1.5，地基土分为两层，厚度为20 m,上部位粘土层，厚度8 m，下部为砂土层，厚度为12 m.具体参数见图.路堤填筑高度为4 m，分两次进行填筑.要求分析路堤填筑后土层的应力、位移状态.图1 路堤施工的几何模型Fig.1 The geometrical model of embankment construction2 模型建立基于朗格朗日法原理的FLAC(Fast Lagrangian Analysis of Continua)是一种专门用于求解岩土力学问题的程序，可用于分析有关边坡、基坑等一系列岩土工程问题.本文采用有限差分软件FLAC3D进行路堤填筑应变应力与位移的分析，有关FLAC 的基本理论见文献[4].2.1 本构模型的选取本构模型是对岩土材料力学性质特性的经验性描述，它所反映的是外荷载条件下岩、土体的应力-应变关系，因此，本构模型的选择是数值模拟的一个关键性步骤.FLAC3D具有强大的适合模拟岩土材料的本构模型，FLAC3D提供了十种基本的本构模型，分别归类到空模型、弹性模型和塑性模型中[5].事实上，一种模型不可能考虑所有影响因素，也不可能有一种模型适用于所有土体的类型和加载情况，只有当选择的本构模型与工程材料力学特性契合度较高时，其选择才是合理的.根据实际工程中土的类型及加载条件，抓住主要矛盾，选择符合实际情况的本构关系为路基工程服务具有非常重要的现实意义.本文采用的是Mohr-Coulomb模型，它需要的参数少且容易获得，基本满足工程实际需要.模拟过程中采用的不同土层的内摩擦角φ、粘聚力c值，是结合实际工程情况取值的.τf=c+σtgφ式中：τf为抗剪强度；c为粘聚力；σ为作用于剪切面上的法向应力；φ为内摩擦角.2.2 建模思路由图1可以看出，由于路堤断面具有数值方向的对称性，因此可以考虑选择对称的一半断面进行建模计算，以便减少网格数量，提高计算效率.坐标系的原点O设置在地基表面与模型对称轴的交点，水平向右为x方向，数值向上为z方向，垂直于分析平面的方向为y方向.建立的网格模型如图2.图2 模型网格建立Fig.2 The establishment of mesh model在分析时，力的边界条件：地基在自重作用下的位移已经完成，外荷载只考虑路堤土(包括等效的路面荷载)的重力作用.位移边界条件：结构模型的左右边界分别为横向固定约束，只产生竖直方向的位移；底部无任何位移故施加基地固定约束.2.3 计算参数的确定计算参数的选取如表1.表1 各土层物理力学参数Table 1 Physical and mechanical parameters of each soil土层名称ρ/(kg·m-3)c/kPaφ/(°) E/MPav回填土1 500101580.33粘土1 800202040.33在FLAC3D程序中，岩土体的变形参数采用的是剪切模量G和体积模量K，在具体计算时，需要首先采用公式(1)将变形模量转化为剪切模量和体积模量：(1)(2)2.4 初始应力的计算在路基施工前，需要将路基部分网格赋值为空模型，将地基部分的网格赋值为Mohr.由于本例中存在null模型，所以采用分阶段的弹塑性求解方法.先将Mohr 模型的凝聚力值和抗拉强度赋值为为穷大进行求解，保证在重力作用下单元不至于发生屈服，然后再将Mohr模型参数赋值为真实值，在进行求解.图3和图4为初始应力计算结束时得到的水平向应力云图和竖直向应力云图，可以发现最大竖向应力值为85.3 kPa，最大水平应力值为42.0 kPa，静止侧压力系数约为0.5，与理论计算值基本一致.图3 初始水平应力云图Fig.3 The initial horizontal stress nephogram图4 初始竖向应力云图Fig.4 The initial vertical stress nephogram2.5 施工过程模拟在进行路基施工模拟前要将初始应力计算过程中产生的节点位移和速度进行清零处理.本例中路基高度为5 m，高度方向共划分了5个单元，为了模拟路基填筑的施工过程，采用分级加载的方法激活路基单元，每次激活1 m高度的单元，相当于每次填筑高度为1 m，分5次填筑完成，每次填土进行一次求解.填筑结束后，路堤的沉降云图和水平位移云图见图5和图6.图5 填筑结束时沉降云图Fig.5 The settlement nephogram after filling图6 填筑结束时水平位移云图Fig.6 The horizontal displacement after filling 从图5和图6可以看出，路堤堆载作用引起的地基沉降最大值54.5 cm，且最大沉降位置位于路堤中心点处；最大水平位移为32.3 cm，发生在坡脚附近.由图5图6可知，在实际工程中，工程师们最关心路基中心节点和坡脚节点的变形结果.其变形结果如图7.图7 路基中心及坡脚的沉降曲线Fig.7 The settlement curve of basal slope and foundation center由图7可知，路基中心沉降曲线的斜率要大于路基坡脚水平位移曲线斜率，说明路基中心的沉降要大于路基坡脚的水平位移.3 计算结果分析3.1 路基中心沉降分析3.1.1 不同路堤填土重度对比分析计算依然选取和前文相同的数值模型和边界条件，对上部路堤填土选取了三种不同重度值进行模拟计算：γ=12 kN/m3、γ=15 kN/m3和γ=20 kN/m3.通过计算分析不同路堤填土重度对路基沉降和侧向位移的影响.图8 不同填土重度路基中心沉降曲线Fig.8 The settlement curve of foundationcenter of different filling severe图9 不同弹性模量路基中心沉降曲线Fig.9 The settlement curve of foundation center of different elastic modulus从图8可以看出，随着重度的增小，路基沉降随之减小；且重度越小，沉降曲线曲率也越缓.在填筑结束时，由γ=20 kN/m3的74.2 cm减小到γ=12 kN/m3的43.2 cm，减少了41%.因此，路堤填土重度对路堤的沉降有较大的影响，在满足规范要求的情况下，尽可能的选用重度小的填土.3.1.2 不同路堤填土模量对比分析由于填筑路堤土体的物理力学参数的差异，以及路堤施工方法的不同，在不同的路段路堤的弹性模量会有所不同.改变路堤土体的弹性模量分别进行计算，分析在路堤弹性模量不同的情况下对原有路堤沉降的影响.不同弹性模量下路基中心的沉降曲线如图9.由图9可见，随着路基弹性模量的增加，其沉降量反而较少，并且这种趋势在逐渐变缓，增大路堤模量对沉降的影响越来越小；在填筑结束时，路基中心的沉降随着路堤土体弹性模量增大的变化很不显著.从图中看出，在路堤模量为5 MPa 时，沉降量 58.2 cm，路堤模量增加到12 MPa 时，沉降量下降到52.1 cm，下降了10.4%. 因此，在路堤填筑时，适当的提高路堤模量，能够改善公路沉降变形. 3.2 路基坡脚的侧向位移分析由上文的分析可知：路基坡脚处的水平位移较大，再此仅分析在不同路基填土重度以及不同填土弹性模量情况下路基坡脚处的侧向位移.由图10和图11可知，路基坡脚侧向位移在两种情况下都比较小.3.2.1 不同路堤填土重度对比分析如图10，路基坡脚处的侧向位移随着路基填土厚度的增加而逐渐增加，达到峰值后又逐渐减小，呈凸起抛物线形；其峰值随着路基填土重度的减小而滞后，例如γ=12 kN/m3时，其峰值1.66 cm出现在填土高度为3.3 m的时候，而γ=20 kN/m3时，峰值1.82 cm出现在填土高度为2.5 m的时候.由图10还可以看出，抛物线基本随峰值对称，重度越小，抛物线的开口越大.图10 不同重度路基坡脚侧向位移曲线Fig.10 The side settlement curve of basal slope of different filling severe图11 不同弹性模量路基坡脚侧向位移曲线Fig.11 The side settlement curve of basal slope3.2.2 不同路堤填土模量对比分析如图11，路基坡脚处的侧向位移随着路基填土厚度的增加而逐渐增加，达到峰值后又逐渐减小，呈凸起抛物线形；其峰值随着路基填土弹性模量的增大而滞后，例如E=5 MPa时，其峰值2.5 cm出现在填土高度为2.5 m的时候，而E=12 MPa时，峰值1.83 cm出现在填土高度为3.1 m的时候.由图10还可以看出，在侧向位移达到峰值以后，其减小的幅度比比开始逐渐增加的幅度要大；路基填土弹性模量越大，抛物线的开口越大.4 结语a.随着重度的增小，路基中心处沉降随之减小；且重度越小，沉降曲线曲率也越缓.因此，路堤填土重度对路堤的沉降有较大的影响，在满足规范要求的情况下，尽可能的选用重度小的填土.b.随着路基弹性模量的增加，路基中心处的沉降量反而较少，并且这种趋势在逐渐变缓，增大路堤模量对沉降的影响越来越小；在填筑结束时，路基中心的沉降随着路堤土体弹性模量增大的变化很不显著.因此，在路堤填筑时，适当的提高路堤模量，能够改善公路沉降变形.c.路基坡脚处的侧向位移随着路基填土厚度的增加而逐渐增加，达到峰值后又逐渐减小，呈凸起抛物线形.d.路基坡脚处的侧向位移随着路基填土厚度的增加而逐渐增加，达到峰值后又逐渐减小，呈凸起抛物线形；其峰值随着路基填土弹性模量的增大而滞后.参考文献：[1] Alamgir M, Miura N, Proorooshasb H B, et al. Deformation analysis of soft ground reinforced by columnar inclusion[J]. Computers & Geosciences, 1996, 13(4): 267-289.[2] 殷宗泽,朱泓,吴钰.沪宁高速公路地基沉降有限元计算分析[J].水利水电科技进展,1998,18(2):22-26.[3] 吴大志,李夕兵.高速公路路基沉降计算方法[J].湖南交通科技,2001,27(4):4-6.[4] 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,2009.[5] 谢和平.岩石力学[M].北京:科学出版社,2004.。
路基施工过程变形研究的FLAC3D数值模拟
２ 模 型 建 立
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路 基 施 工 过 程 变 形 研 究 的 Ｆ ＡＣ Ｄ数值 模 拟 Ｌ ３
张宇 旭
（ 黄石理 工 学院 ，湖北 黄石 ４ ５ ０ ） ３ ０ ３
摘 要 ： 路 基 在 施 工过 程 中 的变 形 特 性 进 行 数 值 模 拟 分 析 ， 究 在 不 同填 土 重 度 和 不 同 填 土 回弹 模 量 的 条 对 研
实． 随着西 部大 开发 政 策 的实 施 ， 西部地 区的 基 础
土方路基试验段总结报告
土方路基填筑试验段总结报告土方路基试验段总结报告一、工程概况我合同段填土路基试验段K17+700～K17+840于2011年5月10日正式开始施工，至2011年5月12日结束，完成路基试验段施工。
试验段施工均由我合同段试验段施工负责人及驻地办监理工程师全过程监控、检测，总监办、筹建处在试验段填筑过程中进行检查。
我部施工人员在施工中严格按照有关规定进行操作，并对施工过程中的碾压方式、碾压遍数、施工工艺和碾压效果等进行了详细记录（见后附施工记录）。
并对这些试验数据进行了系统的分析比较，现将试验段情况总结如下：该试验段施工由我合同段路基一工区负责，试验段位于围场县潘家店村东，地处丘陵地带。
路基填筑所需土方从我标段K17+940～K18+200路基挖方段调运。
该段土质为细粒土，最大干密度1.89g/cm3，最佳含水量13%，压实度要求≥93％。
二、松铺系数的确定在路基填筑前，选20个点做为控制点，由测量人员先测定这20个点的填前碾压后的高程。
上土整平后再测松铺的高程，将松铺高程减去对应桩号的填前压实高程即可得出松铺厚度。
压实后的高程减去对应桩号的填前压实高程即为压实厚度，松铺厚度除以压实厚度即为松铺系数，经计算松铺系数1.224（松铺系数计算详见附表）。
三、确定机械组合及压实遍数我标段最终确定碾压机械组合方式为：采用挖掘机两台、T140型推土机一台、徐工220振动压路机一台、天工PY185平地机一台，装载机一台，自卸运输车6辆，洒水车一台。
压实遍数：第一遍碾压采用压路机静压，从两边向中间进行碾压，每轮重叠轮宽的三分之一，保持压实均匀，不漏压。
第一遍碾压完不检测压实度；第二遍用振动压路机弱振碾压，碾压完不检测压实度；第三遍采用振动压路机强振碾压，碾压完检测压实度，达到91.8%；第四遍采用振动压路机强振，碾压方式与第三步相同，碾压完检测压实度，达到93.9%；第五遍碾压采用强振，方式同上，完成后检测压实度，达到95.7%，第六遍采用压路机静碾，完成后检测压实度，达到96.7%要求；最后一遍压路机静碾一遍，清除轮迹。
路面工程施工分析报告模板
路面工程施工分析报告模板一、项目背景路面工程是指对公路路面的改建、修建或者维护等施工工作，一般包括路面的铺装、沥青摊铺、路基填筑等工程。
本报告基于对某地区特定路面工程施工过程的调查和分析，对该项目进行全面评估，旨在为相关部门提供参考和决策依据。
二、调查方法1. 实地调查：对路面工程施工现场进行实地考察，了解现场情况，包括施工进度、施工质量、安全管理等。
2. 资料搜集：搜集相关路面工程施工的设计文件、合同协议、施工日志等资料，分析施工过程中的各个环节。
三、施工过程分析1. 施工进度分析：根据实地调查和资料搜集，分析施工进度是否符合计划，存在哪些影响进度的因素，如天气、设备故障等。
2. 施工质量分析：对路面工程施工过程中的施工质量进行评估，如路面平整度、沥青摊铺质量等，分析存在的质量问题和改善措施。
3. 安全管理分析：针对路面工程施工中的安全管理情况进行分析，包括施工现场的安全设施、施工人员的安全意识等，提出安全管理改进意见。
四、存在问题与建议1. 施工进度方面存在的问题：分析施工进度延误的原因，提出解决措施，如调整施工计划、加强设备维护等。
2. 施工质量方面存在的问题：针对存在的施工质量问题，提出改进建议，如加强施工监管、提高施工队伍技术水平等。
3. 安全管理方面存在的问题：分析存在的安全隐患和管理不足问题，提出安全管理改进措施，如加强安全培训、完善安全管理制度等。
五、总结与展望通过此次路面工程施工分析，我们发现了一些问题并提出了一些改进建议，但同时也看到了一些施工管理上的亮点和优势。
在今后的路面工程施工中，我们将进一步加强施工管理，提高施工质量和安全管理水平，确保施工进度和施工质量能够达到预期目标，为当地交通运输和城市建设做出更大的贡献。
同时，我们也期待相关部门对此次分析报告内的建议进行认真考虑和落实，使得项目能够得到更好的实施和发展。
路基填方试验段总结报告
路基填方试验段总结报告∙简介：为全面展开路基土方填筑施工,我标段在K16+000～K16+200段进行了路基填方试验段施工，试验段长200米,填筑土方1660 m3。
根据路基填方试验段施工方案，我部成功完成了该段试验施工工作，获得了宝贵的试验数据，为大面积的土方填筑施工提供了依据。
∙关键字：路基，填方，试验段，总结，报告 2、投入的机械设备见下表： 序号名称型号单位数量 1 挖掘机KOBELCO230 台1 2 装载机ZL-50 台1 3 推土机SD16 台2 4 平地机PY180 台1 5 振动压路机YZ18 台4 7 洒水车5m3 辆1 8 自卸汽车15t 辆3四、施工过程 1、取土场 ○1取土场位于K16+000～K16+200段路基左侧100m范围内。
○2取土时，首先采用推土机推除表层30㎝耕植土至指定地点，适用填料采用挖掘机挖装，自卸车运输至试验段。
○3开挖时结合取土场原有地形，取土后坑底整理平整,作业面不能有积水,回填地表耕植土后,设置完整的排水系统。
2、填筑前的准备 6 K16+490中第二遍90.3 14.5 7 K16+010左第三遍91.4 13.7 8 K16+055中第三遍91.9 14.2 9 K16+105左第三遍92.5 14.9 10 K16+145中第三遍91.4 14.2 11 K16+175中第三遍91.4 14.8 12 K16+190右第三遍90.3 14.2 13 K16+025左第四遍91.9 13.6 14 K16+060左第四遍92.5 13.9 15 K16+090右第四遍92.5 14.0 16 K16+125右第四遍93.0 14.0 17 K16+145中第四遍92.5 14.4 18 K16+180中第四遍91.9 14.5 19 K16+015左第五遍97.3 14.1 20 K16+030中第五遍93.5 14.2 22 K16+100中第五遍96.8 14.3 23 K16+130左第五遍94.1 15.0 24 K16+190中第五遍93.5 13.7 通过对以上结果的分析，第五遍压实后压实度能够达到要求；第二遍压实后压实度平均为90.5；第三遍压实后压实度平均为91.5；第四遍压实后压实度平均为92.4；第五遍压实后压实度平均为94.9。
数值模拟分析研究报告
施工效应三维数值模拟分析
工程概况
总的施工工 序是：断流→施 工降水→疏干地 层→支撑桥梁→ 施作 长管棚→小 导管注浆→开挖 →支护尽快封闭 成环。
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施工效应三维数值模拟分析
基本理论
在数值模拟分析中，采用美国著名的有限元软件： ABAQUS ，由于区间隧道下穿樱花西桥及小月河时空间效 应比较明显，因此，采用三维弹塑性有限元法模拟开挖 支护过程，模拟过程中所涉及到的基本理论如有： 开挖施工步骤模拟；
6
目
录
数值模拟分析大纲
施工效应三维数值模拟分析
区间隧道大断面应力测试总结
7
施工效应三维数值模拟分析
工程概况
和～北区间隧道范围为和平西桥站北端～北土城东
路站南端，设计里程为K14+529～K15+401，全长872.1双 线米。区间隧道在设计里程K15+347～K15+401范围内下 穿小月河及樱花西桥，隧道拱顶距桥墩基础底最小间距 仅4.477m，拱顶距小月河河床最小间距为6.614m，本区 间隧道设计断面形式为复合式衬砌，采用浅埋暗挖法施 工。
10
施工效应三维数值模拟分析
工程概况
区间隧道下穿桥基及河道纵断面图
11
施工效应三维数值模拟分析
工程概况
区间隧道下穿桥基及河道平面图
12
施工效应三维数值模拟分析
工程概况
Ⅰ-Ⅰ剖面图
13
施工效应三维数值模拟分析
工程概况
施工方案 隧道下穿樱花西桥及小月河，施工技术复杂、难度高、风 险大。根据本段隧道暗挖过河且拱顶到桥梁基底距离仅为 4.48m的特点，为确保桥的安全及隧道下穿樱花西桥施工的安 全，开挖前采取河道截流、施工降水、地层预加固等综合措施， 按照“管超前、严注浆、强支护、紧封闭、勤量测、快循环” 的十八字方针，稳扎稳打组织施工。 主要支护参数为长管棚结合小导管注浆加固周边土体，长 管棚采用φ108×6mm钢管，长30m，沿拱部开挖轮廓线外环向 布设，环向间距0.4m，管内设3根主筋为φ22的钢筋笼，水平超 前注浆预支护。小导管采用φ42×3.5钢管，环向间距0.4m，每 5m一环。
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路基施工阶段数值模拟计算要求
地基计算深度为50m，分为两层，上部为粉土，厚度为20m，下部为粘土，厚度为30m；路基计算宽度为150m，路堤为回填土，填筑高度为10m，坡度为1：2。
各土层物理、力学参数如图1所示。
要求：
1、采用FLAC3D软件模拟；
2、分析路堤分五次填筑后土层应力、位移状态，给出不同施工阶段的分析结果（X和Z方向）；
3、绘制出路基中心点和坡脚点沉降值随施工阶段的变化曲线；
4、分析中监测路基中心点的沉降值和水平位移；
5、提交文件包括：
1）命令流文件；
2）6个.sav保存结果文件；
3）分析报告电子版（word2003）、纸质版；
4）报告中的图表要求统一编号。
注：路堤顶面宽度x为学号后两位，个位数的由教师指定。
图1 计算模型几何示意图
路基施工阶段数值模拟计算报告
1.模型建立
由于几何模型具有对称性，可采用1/2模型进行分析。
首先建立坐标系，坐标系的原点O设置在低级表面与模型对称轴的交点，水平向右为X向，竖直向上为Z向，垂直于分析平面的方向为Y向。
图2
网格建立命令：
gen zone brick p0 0 0 -50 p1 49 0 -50 p2 0 5 -50 p3 0 0 -20 size 12
1 7 group clay
gen zone brick p0 49 0 -50 p1 75 0 -50 p2 49 5 -50 p3 49 0 -20 size
6 1
7 group clay
gen zone brick p0 0 0 -20 p1 49 0 -20 p2 0 5 -20 p3 0 0 0 ratio 1 1
0.8 size 12 1 9 group silt
gen zone brick p0 49 0 -20 p1 75 0 -20 p2 49 5 -20 p3 49 0 0 ratio
1 1 0.8 size 6 1 9 group silt
gen zone brick p0 0 0 0 p1 49 0 0 p2 0 5 0 p3 0 0 10 p4 49 5 0 p5 0
5 10 p
6 14.5 0 10 p
7 14.5 5 10 size 12 1 5 group soil
网格建立后，设置边界条件：
fix x y z ran z -49.9 -50.1
fix x ran x -0.1 0.1
fix x ran x 74.9 75.1
fix y
2.初始应力计算
在路基施工前，需要将路基部分网格赋值为空模型，将地基部分的网格赋值为Mohr模型。
由于null模型的存在，不能采用solve elastic的求解方法获得初始应力，所以采用分阶段的弹塑性求解方法。
先将Mohr模型的凝聚力c值和抗拉强度бt赋值为无穷大进行求解，保证在重力作用下单元不至于发生屈服，然后将Mohr模型参数赋值为真实值，再进行求解。
model mohr ran z -50 0 ;将地基部分网格赋值为mohr模型
model null ran z 0 10 ;将路基部分网格赋值为空模型
prop bulk 5.6e6 shear 2.3e6 coh 10e10 tension 1e10 ran group silt ini dens 1650 ran group silt
prop bulk 5.9e6 shear 2.3e6 coh 10e10 tension 1e10 ran group clay ini dens0 ran group clay
set grav 0 0 -9.8
prop bulk 5.6e6 shear 2.3e6 coh 16e3 fric 19 ran group silt
prop bulk 5.91e6 shear 2.3e6 coh 20e3 fric 20 ran group clay
solve
save elastic.sav
plo con szz ou on ;查看结果
3.施工过程模拟
在进行路基施工模拟前要进行初始应力计算过程中产生的节点位移和速度进行清零处理。
本工程中路基高度为10m，采用分级加载，每次激活2m高度的单元，相当于每次填土高度为2m，分5次填筑，每次填土进行一次求解。
进行5次填筑的命令如下：
ini xdis 0 ydis 0 zdis 0 ;将节点位移清零
ini xvel 0 yvel 0 zvel 0 ;将节点速度清零
hist id=2 gp zdis 0 0 0 ;记录地基顶部中心点的沉降
hist id=3 gp zdis 34.5 0 0 ;记录路基坡脚处的沉降
hist id=4 gp xdis 0 0 0 ;记录地基顶部中心点的水平位移
model elastic ran z 0 2 ; ;激活0 m ~ 2 m的单元prop bulk 5.6e6 shear 2.3e6 ran z 0 2
ini dens 1600 ran z 0 2
solve ;按软件默认精度求解
save fill-1.sav
plo con zdis ou on ;查看沉降结果
plo con xdis ou on ;查看沉降结果
model elastic ran z 2 4
prop bulk 5.6e6 shear 2.3e6 ran z 2 4
ini dens 1600 ran z 2 4
solve
save fill-2.sav
model elastic ran z 4 6
prop bulk 5.6e6 shear 2.3e6 ran z 4 6
ini dens 1600 ran z 4 6
solve
save fill-3.sav
model elastic ran z 6 8
prop bulk 5.6e6 shear 2.3e6 ran z 6 8
ini dens 1600 ran z 6 8
solve
save fill-4.sav
model elastic ran z 8 10
prop bulk 5.6e6 shear 2.3e6 ran z 8 10
ini dens 1600 ran z 8 10
solve
save fill-5.sav
分别得到的5次应力和位移云图，如下
图3 初始竖向应力云图
图4 初始水平应力云图
图5 第一次填筑结束时竖向应力云图
图6 第一次填筑结束时水平应力云图
图7 第一次填筑结束时沉降云图
图8 第一次填筑结束时水平位移云图
图9 第二次填筑结束时竖向应力云图
图10 第二次填筑结束时水平应力云图
图11 第二次填筑结束时沉降云图
图12 第二次填筑结束时水平位移云图
图13 第三次填筑结束时竖向应力云图
图14 第三次填筑结束时水平应力云图
图15 第三次填筑结束时沉降云图
图16 第三次填筑结束时水平位移云图
图17 第四次填筑结束时竖向应力云图
图18 第四次填筑结束时水平应力云图
图19 第四次填筑结束时沉降云图
图20 第四次填筑结束时水平位移云图
图21 第五次填筑结束时竖向应力云图
图22 第五次填筑结束时水平应力云图
图23 第五次填筑结束时沉降云图
图24 第五次填筑结束时水平位移云图4.绘制出路基中心点和坡脚点沉降值
图25 路基中心点沉降值随施工阶段的变化曲线
图26 坡脚点沉降值随施工阶段的变化曲线
5.分析中监测路基中心点和坡脚点的沉降值和水平位移
命令如下：
set log on
set logfile 1.log
restore fill-1.sav
print gp dis range id 513 any id 529 any
restore fill-2.sav
print gp dis range id 513 any id 529 any
restore fill-3.sav
print gp dis range id 513 any id 529 any
restore fill-4.sav
print gp dis range id 513 any id 529 any
restore fill-5.sav
print gp dis range id 513 any id 529 any
set log off
图27 分析中监测路基中心点的沉降值
图28 分析中监测路基坡脚点的沉降值。