(完整word版)FLAC-3D深基坑的开挖与支护的命令流
基坑支护施工及土方开挖施工内容完整word文档
目录第一章、工程概况..................................................................... (1)第二章、现场组织管理架构表................................................ . (3)第三章、施工平面布置图及平面管理 (4)第一节、挖土施工平面布置图 (4)第二节、施工临设 (5)第三节、生产设施 (5)第四节、施工临水、临电 (5)第四章、施工总控制进度计划表 (6)第五章、基坑支护工程施工方法 (7)第六章、土方工程施工方法 (9)第七章、主要机械设备计划 (12)第八章、文明施工管理 (13)第九章、项目工程安全计划与措施 (15)第十章、防火与治安管理措施 (17)第十一章、防止坍塌事故的基本安全要求 (18)第一章工程概况一、项目概况本工程位于黄埔区荔联街开发区东区宏明路，本工程基坑东边长157.7m，西边长147.7m，南、北长各59.5m。
建筑面积为43843.5㎡,地下室一层(面积为8789㎡)，地上四层、局部五层(建筑面积为35054.5㎡)，建筑总高度(屋顶层26m，女儿27m)。
整个建筑平面呈矩形，基础结构为高强砼预应力管桩PHC-AB 400(95)，上部结构为钢筋砼框架结构，中堂为钢结构屋面约867㎡,外立面局部为玻璃幕墙。
地下室底板底标高-3.900m，按穗开规提供的高程±0.000=11.400m，即开挖深度为2.6m(原自然地坪面高为-1.3m)详见基坊支护大样图。
二、地质地貌概况1、根据广州市地质勘察基础工程公司《岩土工程勘察报告》所揭示，本工程地质条件较好，地层自上而下为：(1)、填土层①、素填土(少量杂填土)：埋深0.50m，层底埋深厚0.5～5.40m.。
(2)、冲积层①、粉质粘土层：厚度0.30～9.75m，平均2.44m，层底埋深3.16～12.15m，层底标高-2.24～6.78m。
基坑开挖及支护措施
基坑开挖及支护措施基坑开挖是建筑工程中的一项重要工序，它为建筑物的地下部分提供了空间。
然而，基坑开挖过程中存在一定的风险和挑战，因此需要采取适当的支护措施来确保工程的安全和稳定。
本文将探讨基坑开挖的过程以及常见的支护措施。
1. 基坑开挖过程基坑开挖是指在建筑工程中将地面土壤或岩石挖掘出来，以便进行地下结构的施工。
这个过程通常包括以下几个步骤：首先，需要对地面进行勘测和测量，确定基坑的位置、形状和尺寸。
然后，使用挖掘机等工具开始挖掘土壤或岩石。
在挖掘的同时，还需要及时清理和处理挖出的土壤和岩石，以确保工地的整洁和安全。
一旦挖掘到所需的深度，就可以进行后续的地下结构施工。
2. 基坑开挖的风险和挑战基坑开挖是一项复杂的工程，存在一定的风险和挑战。
首先，挖掘过程中可能会遇到不稳定的土壤或岩石层，导致坍塌和滑坡的风险。
此外，挖掘过程中可能会影响周围建筑物的稳定性，导致地面沉降或结构破坏。
另外，水文条件也是一个重要的考虑因素，如果地下水位较高，可能会导致基坑内涌水，增加施工难度。
3. 基坑支护措施为了确保基坑开挖过程的安全和稳定，需要采取适当的支护措施。
常见的支护措施包括：（1）土壤侧向支护：在挖掘过程中，通过设置支撑结构（如钢板桩、混凝土墙等）来防止土壤坍塌。
这些支撑结构可以提供足够的抗侧力，确保基坑的稳定。
（2）地下水控制：对于地下水位较高的地区，需要采取相应的地下水控制措施。
常见的方法包括设置抽水井、挖槽排水等，以降低地下水位，减少涌水的风险。
（3）地面建筑物保护：在挖掘过程中，需要采取措施保护周围的地面建筑物。
这可以通过设置支撑结构、监测地面沉降等方式来实现。
（4）监测和控制：在基坑开挖过程中，需要进行持续的监测和控制。
这可以通过安装监测设备（如测斜仪、沉降仪等）来实现，及时发现和处理潜在的问题。
4. 结论基坑开挖是建筑工程中不可或缺的一环，但也存在一定的风险和挑战。
为了确保工程的安全和稳定，需要采取适当的支护措施。
FLAC3D基坑开挖命令流
FLAC3D基坑开挖命令流nplot block groupgen zone uwedge p0 30.18 0 -25 p1 34.59 0 -25 p2 30.18 1 -25 p3 30.18 0 0 &p4 34.59 1 -25 p5 30.18 1 0 size 5 1 25 group 1gen zone uwedge p0 34.59 0 0 p1 30.18 0 0 p2 34.59 1 0 p3 34.59 0 -25 &p4 30.18 1 0 p5 34.59 1 -25 size 5 1 25 group 2;接触⾯gen separate 2int 1 wrap 1 2int 1 maxedge 0.5gen zone brick p0 0 0 0 p1 30.18 0 0 p2 0 0 -25 p3 0 1 0 p4 30.18 0 -25 &p5 0 1 -25 p6 30.18 1 0 p7 30.18 1 -25 size 30 25 1gen zone brick p0 34.59 0 0 p1 50 0 0 p2 34.59 0 -25 p3 34.59 1 0 p4 50 0 -25 &p5 34.59 1 -25 p6 50 1 0 p7 50 1 -25 size 16 25 1group soil-1 range z 0 -6group soil-2 range z -6 -10group soil-3 range z -10 -25;模型参数model mohr range group soil-1model mohr range group soil-2model mohr range group soil-3prop bulk 4.4e10 shear 1.6e10 fric 17.2 coh 16.8e10 tens 1e10 dil 10 range group soil-1 prop bulk 5.7e10 shear 2.1e10 fric 17.7 coh 16.8e10 tens 1e10 dil 10 range group soil-2 prop bulk 10e10 shear 3.6e10 fric 20.9 coh 21.6e10 tens 1e10 dil 10 range group 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cs_ncoh=5.78e4 cs_nfric=18.62 cs_ngap=off solvesave 加桩平衡.savres 加桩平衡.savini xdisp 0 ydisp 0 zdisp 0ini xvel 0 yvel 0 zvel 0sel node ini xdis 0 ydis 0 zdis 0sel node ini xvel 0 yvel 0 zvel 0sel node ini xrdis 0 yrdis 0 zrdis 0sel node ini xrvel 0 yrvel 0 zrvel 0set largegroup 第⼀次开挖 range x 40 50 y 0 1 z 0 -3;设置监测点hist id=10 gp zdisp 31 0 0hist id=11 gp zdisp 33 0 0hist id=12 gp zdisp 35 0 0hist id=13 gp zdisp 37 0 0hist id=14 gp zdisp 39 0 0hist id=15 gp zdisp 41 0 -3hist id=16 gp zdisp 43 0 -3hist id=17 gp zdisp 45 0 -3hist id=18 gp zdisp 47 0 -3hist id=19 gp zdisp 49 0 -3hist id=20 gp xdisp 40 0 0hist id=21 gp xdisp 40 0 -1hist id=22 gp xdisp 40 0 -2hist id=23 gp xdisp 40 0 -3hist id=24 gp xdisp 40 0 -4hist id=25 gp xdisp 40 0 -5hist id=26 gp xdisp 40 0 -6hist id=27 gp xdisp 40 0 -7hist id=28 gp xdisp 40 0 -8hist id=29 gp xdisp 40 0 -9hist id=30 gp xdisp 40 0 -10hist id=31 gp xdisp 40 0 -11hist id=32 gp xdisp 40 0 -12hist id=33 gp xdisp 40 0 -13hist id=34 gp xdisp 40 0 -14hist id=35 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sel pile mom mz 39.6 0.5 -5.5 hist id=387 sel pile mom mz 39.6 0.5 -6.5 hist id=388 sel pile mom mz 39.6 0.5 -7.5 hist id=389 sel pile mom mz 39.6 0.5 -8.5hist id=390 sel pile mom mz 39.6 0.5 -9.5 hist id=391 sel pile mom mz 39.6 0.5 -10.5 hist id=392 sel pile mom mz 39.6 0.5 -11.5hist id=393 sel pile mom mz 39.6 0.5 -12.5 hist id=394 sel pile mom mz 39.6 0.5 -13.5 hist id=395 sel pile mom mz 39.6 0.5 -14.5 hist id=396 sel pile mom mz 39.6 0.5 -15.5 model null range group 第四次开挖solvesave 第四次开挖.sav。
FLAC3D3.0在某隧道工程开挖支护中的应用
set large
hist unbal
plot hist 3
solve
save tun_ext1.sav
如果在开挖后适时对隧道进行锚喷混凝土初期支护，该命令流如下：
restore tun_nature.sav
ini xdis=0 ydis=0 zdis=0
size 4 20 6 4 dim 3 6 3 6 rat 1 1 1 1 group 围岩2
gen zon cshell p0 0 0 0 p1 0 0 -3.0 p2 0 50 0 p3 6.0 0 0 &
size 4 20 6 4 dim 2.6 5.6 2.6 5.6 rat 1 1 1 1 group 仰拱初期支护
prop bulk b_mod2 shear s_mod2 cohe 2.8e6 tens 1.0e6 fric 35 range z -40 4.5
ini dens=2300
set grav 0 0 -10
; boundary and initial conditions
apply szz -1.4e6 range z 19.9 20.1
size 4 20 6 4 dim 6 5 6 5 rat 1 1 1 1 group 围岩
gen zon cshell p0 0 0 0 p1 6.0 0 0 p2 0 50 0 p3 0 0 5.0 &
size 4 20 6 4 dim 5.6 4.6 5.6 4.6 rat 1 1 1 1 group 初期支护
FLAC3D计算缺点：由于没有一个类似autocad程序简洁可视化的建模操作程序，相比2d-σ、3d-σ、Ansys等数值模拟软件，用FLAC3D直接建立模型比较困难，一般情况下要么开发一个flac建模的前处理程序，要么从Ansys中建模，然后将节点和单元信息导出，根据flac建模的命令流格式将这些节点和单元信息改写。
FLAC-3D深基坑的开挖与支护的命令流
FLAC D3深基坑的开挖与支护的命令流一、实例工程南宁地区地层属于河流阶地二元地层，广泛分布有较厚的圆砾层，国内尚无在类似地层条件下建设地铁基坑的经验，为此，可使用FLAC3D 对基坑开挖的全过程进行三维数值模拟，在对比实测数据的基础上，总结圆砾层中地铁车站深基坑的地下连续墙水平变形及周围地表沉降变形特征。
该基坑位于大学路与明秀路交叉路口处，沿大学东路东西向布置。
车站基坑长465m，标准断面宽度为20.7m，为地下两层式结构，底板埋深为15.535m（相对地面），顶板覆土厚度大于3m。
本工程主体建筑面积21163.6m2，主要结构形式为双柱三跨框架箱型结构。
本工程所处的大学路为南宁市东西向的主要交通枢纽，车流量大，人流密集，地面条件复杂。
基坑施工采用明挖顺作法施工，围护结构为800mm厚地下连续墙+内撑（三道内支撑加一道换撑）的支护体系。
第一道支撑采用钢筋混凝土支撑，尺寸为800×900mm，冠梁同时作为第一道钢筋混凝土支撑的围檩。
第二、三道支撑及换撑使用钢支撑并施加预加力，直径为609mm，壁厚为t=16mm，斜撑段采用800×1000mm钢筋砼腰梁，其余为2×I45C 钢围檩。
二、模型建立建模工作由两部分组成，实体模型部分，包括土体和地下连续墙；结构单元部分，包括混凝土支撑和钢支撑。
根据对称性原理，拟选取1/2 的实际工程尺寸进行分析。
考虑到实际的基坑长度将近500m，根据以往的经验，选取全部长度的一半虽然能够得到满意的结果，但是由于中间部分的基坑基本处于同样的受力状态，这样会使大部分的计算长度变为重复的计算，降低了计算效率。
根据初步计算结果和经验，最终确定的基坑尺寸为，宽度取基坑的最大宽度24m，开挖深度19m，基坑长度36m。
根据地勘报告，合并相似土层，模型中共划分了7个土层。
在FLAC3D 中，围护结构可以用衬砌单元(liner)或实体单元模拟。
根据Zdravdovi的研究，在二维平面基坑模拟中，分别采用实体单元和梁单元(相当于三维模型中的衬砌单元)计算所产生的墙体变形差别小于4%，而引起地表沉降的主要原因是围护结构变形造成的地层损失，可见上述两种方法计算结果的差别可忽略不计。
土方支护及开挖方案word精品文档9页
基坑支护施工方案审批表施工单位：********工程有限公司2009年5月3日目录第一章工程概况 (3)1.1 基本情况 (3)1.2 地质情况 (4)第二章基坑支护方案 (5)2.1 确定方案 (5)2.2 支护方案和排水方案 (5)2.3 安全围护 ............................................................. 错误！未定义书签。
第三章土方开挖施工方案 (6)2.1 施工准备 (6)2.2 开挖路线 (7)2.3 开挖方案 (7)2.5 成品保护 (7)2.6 安全措施 (8)第一章工程概况1.1 基本情况1.2 地质情况1、绝对标高、与相对标高。
①现场自然面相对标高-0.6米；②基坑垫层底面相对标高-6.15米；③基坑底周边排水沟底面相对标高-6.4米；④基坑开挖深度5.55米(含坑底排水沟 300*300)2、周边环境 :基坑四周均无建筑物，且场地比较开阔。
3、地质情况场地土质自上而下依次分别为杂填土层：层厚3~4.5米，杂色，稍湿、稍密。
土质不均，主要由粉土、卵石及砂岩碎块组成，并含有5%左右碎砖等建筑垃圾，砂岩层：第三系，勘察揭露最大层厚为14.2米，红褐色，粗粒结构，层状结构，3.0以上为强风化，岩心破碎，呈碎块状或砂状，具有遇水软化，扰动成砂的特性，3.0以下为弱风化，岩心呈柱状。
4、地下水位根据地质报告，场地地下水属孔隙潜水，主要赋存于强风化砂岩层中，接受大气及侧向径流的补给，沿河谷向下游排泄，地下水位的埋深约3.5米~4.5米。
第二章基坑支护方案2.1 确定方案本工程周边地面开阔，附近无建筑物和地下管道，根据地质报告,地下水位埋深 3.0~4.5米左右，土层中的地下水均属于孔隙型潜水，土的含水性和透水性极弱，可视为隔水层；本工程的土质分别为填土、砂岩层，其厚度分别为 3~3.5米、 14.5 米，土质较好。
根据设计图纸，基坑从自然地面（平均标高-0.5米）至-6.15米，基坑深度5.55米，基坑底在第二层土中，土质较稳定，所以本工程支坑支护采取放坡开挖不支护，排水采取明沟排水。
flacd软件隧道支护与开挖命令流
;-----------------------------------------------------; ---- Excavation and Support for a Shallow Tunnel ---;-----------------------------------------------------new ;新建项目set fish autocreate offtitle 'Excavation and Support for a Shallow Tunnel' ;定义题目; generate primitive components of grid; concrete liner - upper tunnelgen zon cshell p0 0 0 0 p1 7 0 0 p2 0 51 0 p3 0 0 5.5 &dim 5 5 5 5 size 2 51 10group zone 'concrete liner';; upper tunnelgen zon cylinder p0 0 0 0 p1 5 0 0 p2 0 51 0 p3 0 0 5 &size 5 51 10group zone tunnel range group 'concrete liner' not;; lower tunnel & linergen zone brick p0 0 0 -4.5 p1 add 7 0 0 p2 add 0 51 0 p3 add 0 0 4.5 & size 7 51 3;; surrounding rock (8 primitives)gen zon radcyl p0 0 0 0 p1 27 0 0 p2 0 51 0 p3 0 0 25 &dim 7 5.5 7 5.5 size 5 51 10 8 rat 1 1 1 1.3;gen zone brick p0 7 0 -4.5 p1 27 0 -15 p2 add 0 51 0 p3 7 0 0 &p4 27 51 -15 p5 7 51 0 p6 27 0 0 p7 27 51 0 &size 8 51 3 ratio 1.3 1 1;gen zone brick p0 0 0 -15 p1 add 27 0 0 p2 add 0 51 0 p3 0 0 -4.5 &p4 27 51 -15 p5 0 51 -4.5 p6 7 0 -4.5 p7 7 51 -4.5 &size 7 51 8 rat 1 1 0.7692307692307692;gen zon brick p0 0 0 25 p1 add 27 0 0 p2 add 0 51 0 p3 add 0 0 10 &size 5 51 2;gen zon bric p0 27 0 25 p1 add 17 0 0 p2 add 0 51 0 p3 add 0 0 10 &size 2 51 2 rat 2 1 1;gen zon bric p0 27 0 -15 p1 add 17 0 0 p2 add 0 51 0 p3 add 0 0 40 &size 2 51 8 rat 2 1 1;gen zon bric p0 27 0 -40 p1 add 17 0 0 p2 add 0 51 0 p3 add 0 0 25 &size 2 51 2 rat 2 1 0.5;gen zon bric p0 0 0 -40 p1 add 27 0 0 p2 add 0 51 0 p3 add 0 0 25 &size 7 51 2 rat 1 1 0.5;; assign names to groups of zonesgroup zone rock range group 'concrete liner' not group tunnel not;; assign Mohr-Coulomb material modelmodel mech mohrpro bulk 50e6 she 18e6 fric 20 coh 25e3 ten 0 dil 0 range z 25 35 pro bulk 4e8 she 1.5e8 fric 20 coh 50e3 ten 5e3 dil 3 range z -50 25; assign boundary conditions ;施加边界条件，后面可以直接修改为具体的数字fix x range x -.1 .1fix x range x 43.9 44.1fix z range z -40.1 -39.9fix y range y -.1 .1fix y range y 50.9 51.1; assign initial stress state ;初始应力状态set grav 0 0 -10ini density 2200ini szz -770e3 grad 0 0 22000ini sxx -770e3 grad 0 0 22000ini syy -385e3 grad 0 0 11000 ;施加初始应力; monitor variables in model ;模型中变量的监控hist add unbal ;监控不平衡力hist add gp zdisp 0 0 5.5hist add gp xdisp 7 0 0hist add gp zdisp 0 0 0hist add gp zdisp 0 0 35hist add gp zdisp 0 30 5.5hist add gp xdisp 7 30 0hist add gp zdisp 0 30 0hist add gp zdisp 0 30 35hist add gp zdisp 0 12 35hist add gp zdisp 0 18 35hist add gp zdisp 0 24 35hist add gp zdisp 0 36 35hist add gp zdisp 5 30 35hist add gp zdisp 10 30 35 ;监控以上这些点的x及z方向位移变化;sav geom1;def conc_parm ;定义支护参数，parm即parameter，参数的意思global bmc = 20.7e9 ;定义体积模量为全局变量，b代表bulk，m代表modulus，c代表concreteglobal smc = 12.6e9 ;定义剪切模量为全局变量，s代表shear，m代表modulus，c代表concreteend@conc_parm;; define the locations of cable patterns 1, 2 and 3;def cab_parm ;定义锚杆参数global x_b = get_array(4,3) ;定义数组（4,3），即锚杆的位置global z_b = get_array(4,3)global y0 = -3 ;将锚杆的位置以数组的形式表示出来（x,y,z）x_b(1,1) = 0.8x_b(2,1) = 2.1x_b(3,1) = 3.5x_b(4,1) = 5.5z_b(1,1) = 5.5z_b(2,1) = 2.4z_b(3,1) = 4.7z_b(4,1) = 1.5x_b(1,2) = 0.8x_b(2,2) = 0.8x_b(3,2) = 3.5x_b(4,2) = 5.5z_b(1,2) = 0.6z_b(2,2) = 4.0z_b(3,2) = 2.4z_b(4,2) = 0.6x_b(1,3) = 0.8x_b(2,3) = 2.6x_b(3,3) = 5.0x_b(4,3) = 3.5z_b(1,3) = 2.4z_b(2,3) = 4.0z_b(3,3) = 3.0z_b(4,3) = 0.6 ;对每根锚杆的位置进行赋值enddef inip(iidx) ;定义初始锚杆位置global x1 = x_b(1,iidx)global x2 = x_b(2,iidx)global x3 = x_b(3,iidx)global x4 = x_b(4,iidx)global z1 = z_b(1,iidx)global z2 = z_b(2,iidx)global z3 = z_b(3,iidx)global z4 = z_b(4,iidx)end@cab_parm;; install initial cables ;安装初始锚杆;def ins_cab ;定义要初始安装的锚杆，其中ins_cab表示install initial cablesglobal iidx ;定义全局变量iidxglobal cab_seg ;定义锚杆划分单元数global cab_seg_m ;锚杆长度（有待进一步确认）loop iidx (1,3)inip(iidx)cab_seg = cab_seg_m-3*(3-iidx)global y1 = 0.global y2 = float(cab_seg)commandsel cable id @iidx begin @x1 @y1 @z1 end @x1 @y2 @z1 nseg @cab_seg sel cable id @iidx begin @x2 @y1 @z2 end @x2 @y2 @z2 nseg @cab_seg sel cable id @iidx begin @x3 @y1 @z3 end @x3 @y2 @z3 nseg @cab_seg sel cable id @iidx begin @x4 @y1 @z4 end @x4 @y2 @z4 nseg @cab_seg sel cable pro emod 45e9 xcarea 1.57e-3 gr_per 1.0 &yten 25e4 gr_k 17.5e6 gr_c 20e4 range id@iidx ;施作初始锚杆end_commandend_loopendset @cab_seg_m 15@ins_cab; install pre-support concrete ;预支护;sel shell id 10 group rock range cyl end1 0 0 -1.5 end2 0 1 -1.5 rad 7.4 &cyl end1 0 0 -1.5 end2 0 1 -1.5 rad 6.7 not &z -0.1 6sel shell prop isotropic 10.5e9,0.25 thickness 0.3 density 2500def monitglobal ipt_surf = gp_near(0,30,35) ;地表global ipt_crown = gp_near(0,30,5.5) ;拱顶global ipt_spring = gp_near(7,30,0)end@monitsave m_initable 1 name 'ground surface at tunnel center line'table 2 name 'tunnel crown' ;隧道拱顶table 3 name 'tunnel sidewall' ;定义表格的名字，隧道边墙;; FISH function to control excavation and support sequencedef excavy0 = y0 3local cut_i = y0/3 1global cutloop cut (cut_i,16)local cut_cur = cutlocal ii = out(' EXCAVATION STEP ' string(cut))y0 = 3*(cut-1)y1 = y0 3global yp0 = y0 1global yp1 = y1 1global ys0 = yp0-3global ys1 = yp1-3global yc0 = y0-3global yc1 = y1-3global id_ = 10; id_ = 10*(cut 1) ; use if shells unconnectedcommand; install pre support concretesel shell id @id_ group rock &range cyl end1 0 @yp0 -1.5 end2 0 @yp1 -1.5 rad 7.4 &cyl end1 0 @yp0 -1.5 end2 0 @yp1 -1.5 rad 6.7 not &z -0.1 6sel shell prop isotropic 10.5e9,0.25 thickness 0.3 density 2500 & ran y @yp0 @yp1; excavate next cutmodel mech null range group tunnel y @y0 @y1model mech null range group 'concrete liner' y @y0 @y1; delete-cables in the excavated areasel delete cable range id 1 y @y0 @y1sel delete cable range id 2 y @y0 @y1sel delete cable range id 3 y @y0 @y1end_commandlocal cut_1 = cut-1iidx=int(cut_1-3*(cut_1/3)) 1y2=min(y1 15,51)inip(iidx)ii = out(' CABLE BOLT PATTERN ' string(iidx))commandsel delete cable range id @iidx; install new cablessel cable id @iidx begin @x1 @y1 @z1 end @x1 @y2 @z1 nseg@cab_seg_msel cable id @iidx begin @x2 @y1 @z2 end @x2 @y2 @z2 nseg@cab_seg_msel cable id @iidx begin @x3 @y1 @z3 end @x3 @y2 @z3 nseg@cab_seg_msel cable id @iidx begin @x4 @y1 @z4 end @x4 @y2 @z4 nseg@cab_seg_msel cable pro emod 45e9 xcarea 1.57e-3 gr_per 1.0 &yten 25e4 gr_k 17.5e6 gr_c 20e4 ran id @iidx; shotcretesel shell prop isotropic 10.5e9,0.25 thickness 0.5 density 2500 & ran y @ys0 @ys1end_commandif cut > 1 thencommand; concrete linermodel mech el range group 'concrete liner' y @yc0 @yc1prop bulk @bmc sh @smc range group 'concrete liner' y @yc0 @yc1 end_commandend_ifcommandstep 3000end_command; store displacements in tables ;将位移储存在表格中xtable(1,cut) = 3.0 * cutytable(1,cut) = gp_zdisp(ipt_surf)xtable(2,cut) = 3.0 * cutytable(2,cut) = gp_zdisp(ipt_crown)xtable(3,cut) = 3.0 * cutytable(3,cut) = gp_zdisp(ipt_spring)commandsave m1end_commandif cut=5 thencommandsave m1_15end_commandend_ifif cut=9 thencommandsave m1_27end_commandend_ifif cut=10 then commandsave m1_30 end_command end_ifend_loopend@excavreturn。
基于flac3d隧道开挖的关键命令流
收稿日期：2019-12-03作者简介：包昊（1995-），男，硕士研究生，主要研究方向为隧道可靠度通信作者：方超（1990-），男，工程师，硕士，主要研究方向为岩土不确定性以及地下工程设计基于FLAC3D 隧道开挖的关键命令流包昊1，周旭辉1，葛彬1，方超2（1.河海大学土木与交通学院，南京210024； 2.安徽省综合交通研究股份有限公司，合肥230000）摘要：利用FLAC3D 软件开展数值模拟分析隧道工程中遇到的问题，以上海软黏土盾构为例，建立隧道开挖的有限差分模型，使用壳单元生成衬砌，锚索单元生成锚杆，用该方法得到的隧道模型与现实隧道更加贴切.运算结果表明：用该隧道模型诱发的地表沉降能用Peck 公式进行较好的拟合，基本符合高斯分布，可以有效地模拟隧道开挖引起的地表变形规律.关键词：FLAC3D ；隧道开挖；弹塑性求解；应力释放方法中图分类号：TK 730.2；Q 357.5文献标识码：ACommand Flow Analysis of Tunnel Excavation Based on FLAC3DBAO Hao 1，ZHOU Xuhui 1，GE Bin 1，FANG Chao 2（1.College of Civil and Transportation Engineering ，Hohai University ，Nanjing 210024，China ；2.Anhui Comprehensive Transportation Research Institute Co.Ltd.，Hefei 230000，China ）Abstract ：The numerical simulation of FLAC3D was used to analyze the tunnel engineering problems.Taking Shanghai soft clay shield as an example ，the finite difference model of tunnel excavation was established.The shell element was used to generate the lining ，and the cable element was used to generate the anchor rod.The tunnel model obtained by this method is more suitable to the real tunnel.The calculation results show that the ground settlement induced by the tunnel model can be well fitted by the Peck formula ，which basically conforms to the Gaussiandistribution and can effectively simulate the ground deformation law caused by tunnel excavation.Key words ：FLAC3D ；excavation of tunnel ；elastic and plastic method ；method of stress releasing随着城市化进程的不断加快，地表空间已经不能够满足人们的需求，地下空间的探索已然成为主流.盾构隧道施工技术是人们对于地下空间探索的最主要的方法之一.随着工程项目的增多，各地地形的复杂不一，因此隧道的开挖也遇到各种各样的问题，如何较为准确的预测隧道开挖过程中风险，成为国内外学者们尤为关注的问题.数值模拟分析成为如今分析隧道工程相关问题的重要方式之一.随着科技的发展，众多商业软件被开发出来用于模拟实际工程问题，与其他软件相较而言，FLAC3D 软件在用于隧道工程的模拟时具有多方面的优势［1］.首先，隧道开挖时，不同场地的物理力学参数不同，导致不同场地的本构模型之间具有差异，FLAC3D 软件内嵌多种本构模型，可以针对不同的场地进行合理的选择；第二，与实体（group ）单元不同的是，该软件本身拥有较多的结构单元用于模拟现实中的衬砌、锚索、梁等，在方便使用者的同时提高了模拟的准确性；第三，该软件为满足更多使用者的要求，其内置的FISH 语言使得参数的赋值以及数据的提取更加人性化.众所周知，隧道开挖的问题已经得到了广泛的分析［2-8］，而FISH 语言则是建模中必不可少的部分.第38卷第2期河南科学2020年2月本文简要介绍了隧道开挖模拟中关键部分的程序命令流，建立有限差分隧道模型，进行一次隧道开挖对地表位移影响的模拟运算，将结果与Peck ［9］经验公式拟合对比，证明其有效性.1关键命令1.1生成初始地应力场在采矿工程或者岩土工程领域中，必然存在着初始地应力场，它对于土体变形分析的影响不容小觑.传统初始地应力场的生成采用弹性求解法，而后再改换成塑性求解，忽略了土体的实际性质.而采用弹塑性求解法与前述方法相比可产生屈服的区域，相较而言，该方法初始地应力场的生成比前者更为合理.用简单例子更简易地表达弹塑性求解法的过程：newgen zone brick size 999model mohr ；采用摩尔库伦模型prop young …pois …fric …coh 3e10；将凝聚力设置为较大值fix xyz …；固定边界ini dens …set grav …；设置参数solve prop …coh 13e3；重新设置凝聚力solve需要要注意的是此简单例子只为说明生成初始地应力场的过程和方法，将其更为简明地展示出来，由于模型较为简单，故在自重作用之下并没有产生屈服区域，实际情形需要由使用者自己建立适用的模型进行观察分析.1.2应力释放应力释放法实际上就是应力的反向施加.张传庆等［10］分析了应力释放在隧道工程中的相关问题；程红战等［11-12］在将应力释放系数设为0.1的基础上建立隧道模型，分析了土体弹性模量的相关距离和变异系数对地表变形的影响；方超等［13］将围岩密度、弹性模量、内摩擦角视为三维正态随机场，研究围岩的相关距离对可靠度的影响，其中应力释放系数为0.30.应力释放方法的原理［14］是当土体开挖以后，在开挖边缘的单元节点上会失去原有的支持力，进行第一步计算（step 1）.此计算是为了获取其不平衡力P 0，将这些不平衡力以某一比例（应力释放系数a ）反向施加在原有的节点之上，紧接着添加shell 单元进行最后求解.应力释放后不能进行一次求解计算，必须添加衬砌后两者同时求解，否则隧道先变形后添加衬砌，其隧道掌子面变形量与衬砌变形量不相等，从而脱离实际.应力释系数的确定与当地的水文地质、开挖施工方法等都有一定关系，需综合分析确定.具体命令流为：def rel；定义FISH 语言coef=1.0-a c_x=41c_z=35--288引用格式：包昊，周旭辉，葛彬，等.基于FLAC3D隧道开挖的关键命令流［J］.河南科学，2020，38（2）：287-291.d=6.2；输入隧道中心点坐标以及隧道直径drelax1=gp_headloop while relax1#nullxa=gp_xpos（relax1）ya=gp_ypos（relax1）za=gp_zpos（relax1）dis=sqrt（（c_x-xa）^2+（c_z-za）^2）if dis<（d/2.+0.01）thenif dis>（d/2.-0.01）then；原理为隧道开挖掌子面距离隧道中心的距离等于半径，用该方法［15］来确定需要进行应力释放的节点xpow=-gp_xfunbal（relax1）*coefypow=-gp_yfunbal（relax1）*coefzpow=-gp_zfunbal（relax1）*coefkid=gp_id（relax1）commandapply xforce@xpow range id@kidapply yforce@ypow range id@kidapply zforce@zpow range id@kidendcommand；反向施加一定比例的不平衡力endifendifrelax1=gp_next（relax1）endloopend1.3设置锚索在隧道开挖工程的数值模拟中用锚杆和锚索的支护，常常用锚杆对岩石岩土工程进行加固，它的作用是利用水泥沿着长度方向提供的抗剪切能力，以生成局部阻力，借此抵御裂缝的位移变形，但是在目前已有的论文中极少有关于该命令流的介绍.由于隧道纵向长度远大于横向长度，将其视为平面应变情况，所以建模纵向距离取值1m，在该范围内的锚杆数量有限，用精确坐标的方法［16］即可完成锚杆布置的数值模拟.由于锚杆在圆形隧道四周呈放射状布置，故FLAC中的单元都以矩形方块为主，而放射状布置相对于单元形状是难以确定坐标的，可以使用CAD绘制准确图形，从CAD绘图软件中精确读取每根锚杆的坐标位置，并以其中一根锚杆的命令流为例，使用精确坐标法布置隧道四周的锚杆命令流：def cab_insloop iidx（1，6）y=iidx-0.5commandsel cable id=1begin39.32y43.16end36.88y42.62nseg4…endcommandendloopend-289-第38卷第2期河南科学2020年2月用该方法建立锚杆需输入每个点的坐标，故不适合较多坐标点的输入，否则既繁琐又容易出错，需慎重选择.锚杆一般与衬砌连用，共同作用于隧道掌子面，使得隧道变形降为最小值，就如上面添加衬砌一样，锚杆的添加也不是一步完成的，需要在此之前进行应力释放，由于前面已经定义了FISH 语言，这里不再复述.利用应力释放程序、衬砌（shell ）单元、锚杆（cable ）等建立较为完善的隧道开挖模拟.2隧道有限差分建模以在上海地区的软黏土中开挖隧道为原型，模拟在均质土体中开挖隧道对邻近建筑物的影响.有限差分模型的几何形状如图1所示，土体的宽度为120m ，深度为50m ，较大的边界有利于减少计算变形的误差.隧道的衬砌用shell 单元来模拟，由于在FLAC3D 中shell 单元为弹性连续环，这与实际衬砌的组装不相符，故需要对衬砌刚度进行折减，折减系数取0.7.隧道的轴线埋深为15m ，如表1所示，隧道的外径为6.2m ，内径为5.5m ，衬砌厚度为0.35m .由于隧道的纵向尺寸远远大于其截面的尺寸，故同前所述，纵向取值1m 假设为平面应变情形.假设衬砌为混凝土材料，其弹性模量、泊松比和重度分别为34.5GPa 、0.2和25kN/m 3.表1物理力学参数Tab.1Physico-mechanical parameters介质土体衬砌材料弹塑性材料线弹性材料衬砌厚度/m0.3重度/（kN·m -3）1825内摩擦角/（°）9.5黏聚力/kPa14泊松比0.320.22弹性模量/MPa121.5×104在各种数值模拟中，已有大量的土体模型用于模拟软土的非线性应力应变的特性.然而获得准确的土体参数进行合理的预测较为困难，故本研究采用Mohr-Coulomb 模型，这也是目前在模拟土体模型中应用最为广泛的数值模型之一.表1给出了土体参数，这是上海软黏土的常用值［17］.采用应力释放法开挖隧道，典型的上海软黏土的应力释放率为25%~30%，结合有限差分模型以及上海隧道的实际情形，本文的应力释放率取值0.25.均质土的地表位移如图2所示，该曲线能用Peck 的经验公式较好地拟合，基本服从高斯分布，也说明该有限差分模型可以有效地模拟隧道开挖引起的地表变形规律.图1有限差分模型Fig.1Finite difference model1201535土体深度/m土体宽度/m图2地表沉降与曲线拟合Fig.2Surface settlement and curve fitting地表沉降Peak 公式0-5-10-15-20地表沉降/m m-40-30-20-10010203040距隧道中心距离/m--290引用格式：包昊，周旭辉，葛彬，等.基于FLAC3D隧道开挖的关键命令流［J］.河南科学，2020，38（2）：287-291.3结语1）FLAC3D在分析隧道工程和采矿工程问题时具有较大的优势，内含的结构单元和本构模型可更为简便与准确地进行数值建模.但在模型较大、单元数量较多时，其计算过程较长，计算速度会显得较慢.2）传统的初始地应力场的生成虽然简便，但与实际有一定差距.通过改变强度参数的弹塑性法建立初始地应力场可优化这一过程，可反映土体的塑性区，但其计算速度亦会随着模型的增大减慢.3）使用应力释放法进行隧道开挖，可以在一定计算条件下较好地还原实地情形，但是由于应力释放率的确定与各种因素有关，故需综合确定.4）用FLAC3D建立有限差分模型，所得隧道开挖对地表位移的沉降曲线符合Peck经验公式，具有一定的有效性.参考文献：［1］陈育民.FLAC及FLAC3D基础与工程实例［M］.北京：中国水利水电出版社，2008.［2］ABID A，LYAMIN A V，HUANG J S，et al.Undrained stability of a single circular tunnel in spatially variable soil subjected to surcharge loading［J］.Computers&Geotechnics，2017，84：16-27.［3］MOLLON G，PHOON K K，DIAS D，et al.Validation of a new2D failure mechanism for the stability analysis of a pressurized tunnel face in a spatially varying sand［J］.Journal of Engineering Mechanics，2011，137（1）：8-21.［4］HUANG H W，GONG W P，KHOSHNEVISAN S，et al.Simplified procedure for finite element analysis of the longitudinal performance of shield tunnels considering spatial soil variability in longitudinal direction［J］.Computers&Geotechnics，2015，64：132-145.［5］BERNAT S，CAMBOU B.Soil-structure interaction in Shield Tunnelling in Soft Soil［J］.Computers&Geotechnics，1998，22（3）：221-242.［6］ORESTE P A.Probabilistic design approach for tunnel supports［J］.Computers&Geotechnics，2005，32（7）：520-534.［7］李志华，华渊，周太全，等.盾构隧道开挖面稳定的可靠度研究［J］.岩土力学，2008（S1）：315-319.［8］宋建康，刘春原.复杂地质条件下隧道支护体时效可靠性分析［J］.河北工业大学学报，2018，47（4）：113-118.［9］PECK R B.Deep excavation and tunnelling in soft ground［C］//Proceedings of the7th International Conference on Soil Mechanics and Foundation Engineering.Mexico：Sociedad Mexicana de Mecanica de 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矿产资源开发利用方案编写内容要求及审查大纲
矿产资源开发利用方案编写内容要求及《矿产资源开发利用方案》审查大纲一、概述
㈠矿区位置、隶属关系和企业性质。
如为改扩建矿山, 应说明矿山现状、
特点及存在的主要问题。
㈡编制依据
(1简述项目前期工作进展情况及与有关方面对项目的意向性协议情况。
(2 列出开发利用方案编制所依据的主要基础性资料的名称。
如经储量管理部门认定的矿区地质勘探报告、选矿试验报告、加工利用试验报告、工程地质初评资料、矿区水文资料和供水资料等。
对改、扩建矿山应有生产实际资料, 如矿山总平面现状图、矿床开拓系统图、采场现状图和主要采选设备清单等。
二、矿产品需求现状和预测
㈠该矿产在国内需求情况和市场供应情况
1、矿产品现状及加工利用趋向。
2、国内近、远期的需求量及主要销向预测。
㈡产品价格分析
1、国内矿产品价格现状。
2、矿产品价格稳定性及变化趋势。
三、矿产资源概况
㈠矿区总体概况
1、矿区总体规划情况。
2、矿区矿产资源概况。
3、该设计与矿区总体开发的关系。
㈡该设计项目的资源概况
1、矿床地质及构造特征。
2、矿床开采技术条件及水文地质条件。