FLAC3D計算隧道作業(yè)

1、 傲 白在某級圍巖中開懊挖白一敗半圓拱盎直墻形隧道頒，隧道跨度瓣10m半，邊墻高班5m澳，隧道埋深氨500m昂，假設圍巖為理想叭彈塑性材料，請采隘用有限元或有限差奧分方法分析以下問靶題：澳 （矮1熬）自重應力場作用柏下隧道開挖后的拱凹頂下沉和邊墻水平絆收斂大小以及圍巖爸中的塑性區(qū)大小。按 （敗2癌）若側(cè)壓系數(shù)為版0.5鞍班2.5白，請分析構(gòu)造應力埃對隧道拱頂下沉、皚邊墻水平收斂大小按以及塑性區(qū)的影響胺。佰（澳3扳）若開挖后采用錨絆噴支護，在隧道拱扮部和邊墻布設系統(tǒng)罷錨桿，錨桿為全長唉錨固的金屬錨桿，絆垂直于洞壁布設，耙間距鞍1.5m矮，長度拌3.0m班，直徑白25mm笆。噴射混凝土厚度傲100

2、mm按，標號為澳C20把，請分析支護效果矮。敗本題采用FLAC胺3D軟件建模計算俺分析 艾 癌隧道未開挖時的立奧體模型 藹 唉 隧道開挖后的立安體模型第一步，建模皚由于隧道的半徑為骯5m，按根據(jù)經(jīng)驗拔取6倍的隧道半徑阿為圍巖影響區(qū)，扳所以取30m為邊疤界，懊劃分網(wǎng)格的邊長為絆0.5m唉 案，澳本題只分析x-z啊平面上的受力及位安移情況即可， 邦 擺 建模命令流如下：瓣n阿ew絆 矮;耙建立模型俺gen zone皚 芭radcyl背 p0 0 澳0藹 懊0挨 p1 30 0爸 百0耙 p2 0 1胺 0 p3 0 八0半 30 size跋 10 1 10稗 30 dim 吧5 耙5邦 愛5愛 罷

3、5拔 ratio 1癌 案1愛 俺1版 頒1啊 group 阿outsider爸ock挨 ;俺右上圓形部分圍巖哀gen zone壩 傲cshell按 p0 0 白0懊 扒0罷 p1 5 0 昂0擺 p2 0 1 藹0 p3 0 懊0班 5 size 凹1 骯1挨 10 稗10百 dim 4.9背 澳4.9鞍 壩4.9啊 矮4.9艾 rat 1 唉1瓣 芭1擺 按1暗 group 佰concretl氨iner芭 fill gr懊oup insidero巴ck半 ;扒右上半圓襯砌翱gen zone擺 伴radtun翱 p0 0 扒0背 哎0半 p1 0 八0耙 -30 p2 稗0 1 0 p3罷

4、30 0 皚0白 size 10吧 1 10 30礙 dim 5 斑5按 罷5暗 敖5澳 ratio 1 胺1背 敗1暗 伴1埃 group 胺outsider鞍ock熬 ;昂右下矩形部分圍巖岸gen zone翱 靶radtun暗 p0 0 胺0頒 皚0敗 p1 0 跋0把 -5 p2 0罷 1 0 p3 背5 0 辦0拌 size 10哀 1 10 1 伴dim 4.9 鞍4.9般 襖4.9絆 胺4.9矮 ratio 1艾 扳1靶 哎1艾 佰1奧 group 斑concretl唉iner扮 ;巴右下矩形部分襯砌氨gen zone芭 brick p安0 0 拔0澳 -4.9 p1扳 add 4

5、.9扳 0 扒0案 p2 add 艾0 1 0 p3罷 add 0 背0暗 4.9 siz扒e 10 1 1耙0 ratio般 1 叭1壩 熬1懊 敖1芭 group 跋insidero熬ck搬 ;哎隧道內(nèi)部霸gen 疤zon敗 reflect按 dip 90 阿dd礙 90 安orig板 0 稗0俺 盎0稗 ;案關于壩z白軸對稱叭plot骯 block g八roup皚plot背 add axe般s black隘save藹 jianmo.扒sav按（耙1）自重應力場作澳用下隧道開挖后的巴拱頂下沉和邊墻水藹平收斂大小以及圍邦巖中的塑性區(qū)大小矮。暗圍巖藹選用M-C模型，艾參數(shù)的選?。喊艓r體密度（k

6、g/板m版3叭）= 2200,藹 重力加速度（k扮g/N）伴=10靶,奧 氨體積模量(Pa)癌=5e10，剪切熬模量(Pa)=壩 1.1e10癌，摩擦角=30吧o鞍，粘聚力（N）=癌 扒1襖.哀8e7矮，抗拉強度（N/案m愛2半）=巴1e7伴。在Z=30m平壩面處施加的應力為般挨h=22000壩板(500-30)把=10.34礙 版e6唉N/m班2白。命令流如下；;邊界條件捌fix藹 z range安 z -30.0盎1 -29.99澳 傲fix俺 x range巴 x -30.0案1 -29.99澳 叭fix艾 x range襖 x 29.99鞍 30.01 艾fix霸 y range拜 y

7、 -0.01礙 0.01 俺fix邦 y range胺 y 0.99 扒1.01 拜apply 瓣szz澳 -10.34e氨6 range 罷z 29.99 叭30.01 ;斑設置初始應力狀態(tài)昂model哎 唉mohr班 熬set grav隘ity 0 敗0白 -10 ;般設置重力巴ini安 density敗 2200 ;壩圍巖的密度扒prop藹 bulk=5e拜10 shear癌=1.1e10 胺fric扳=30 瓣coh邦=0.18e7 傲ten=1e7 扒 ;拔體積模量、剪切模襖量、摩擦角、粘聚凹力、抗拉強度岸set芭 佰mech疤 ratio=1安e-4 班plot翱 block s啊

8、tate凹solve ;懊求解自重應力場骯save唉 Gravsol矮.sav 跋plot奧 block g扳roup 佰plot笆 add axe岸s red ;毛洞開挖計算凹initial半 頒xdisp拔=0 扳ydisp扳=0 奧zdisp唉=0 伴model澳 null ra氨nge grou捌p 敖inside拜rock罷 any gro佰up 骯concretl壩iner礙 any邦set稗 般mech敗 ratio=1敖e-4hist unb氨hist疤 凹gp案 邦zdisp敗 0 班0耙 5 擺hist襖 唉gp吧 罷xdisp扳 5 0 -2凹plot耙 block s礙

9、tate solve ;礙save安 maodong爸0.0.sav捌計算結(jié)果如下圖所耙示藹： 熬未開挖時的隧道矮 氨 凹 絆開挖后毛洞塑性區(qū)昂 絆開挖癌毛洞斑后鞍z板方向上的位移云圖罷 俺開挖毛洞后x愛方向的位移云圖 阿開挖毛洞后案Z胺方向的位移扒曲線唉 胺 按開挖啊毛洞伴后癌X哀方向的扳位移挨曲線 啊開挖毛洞后懊z昂方向的應力啊 頒 把開挖毛洞后耙x唉方向的應力奧可以看到開挖毛洞岸后未支護的情況下罷，拱頂下沉罷4.775mm般，邊墻水平收斂奧2.996mm矮，圍巖塑性區(qū)如上辦圖所示。翱（2）吧當側(cè)壓力系數(shù)為0翱.5笆2.5疤時的影響唉側(cè)壓力系數(shù)為襖0.5耙時，命令流如下：唉model捌 百

10、mohr阿 哀set grav頒ity 0 擺0胺 -10 ;白設置重力挨ini耙 density瓣 2200 ;艾圍巖的密度岸prop爸 bulk=5e柏10 shear癌=1.1e10 絆fric白=30 捌coh鞍=0.18e7 啊ten=1e7 板 ;背體積模量、剪切模凹量、摩擦角、粘聚暗力、抗拉強度疤ini安 芭szz壩 -11e6 g斑rad 0 伴0絆 22000 ;八設置初始應力狀態(tài)傲ini爸 盎sxx敖 -5.5e6 頒grad 0 骯0般 11000疤ini熬 罷syy敗 -5.5e6 吧grad 0 拜0跋 11000;給定邊界條件懊fix般 x range伴 x -30

11、.0盎1 -29.99敗fix傲 x range柏 x 29.99笆 30.01扳fix皚 y range藹 y -0.01芭 0.01 案fix半 y range稗 y 0.99 拜1.01 吧fix襖 z range捌 z -30.0吧1 -29.99昂fix耙 z range扮 z 29.99愛 30.01案plot澳 block g耙roup 敗plot笆 add axe皚s red ;毛洞開挖計算矮model笆 null ra辦nge grou氨p 辦insiderock壩 any gro背up 扒concretl盎iner把 any吧set岸 擺mech頒 ratio=1皚e-4h

12、ist unb版hist暗 岸gp 芭zdisp霸 0 霸0伴 5 唉hist搬 笆gp案 澳xdisp熬 5 0 -2俺plot昂 block s傲tate solve ;拜save笆 maodong擺0.5.sav挨不同的側(cè)壓力系數(shù)哀的命令流，只需修熬改不同的初始應力扮狀態(tài)的命令即可，八在此對側(cè)壓力系數(shù)骯分別為敖1.0 , 1.半5 , 2.0 矮, 2.5稗的情況，不再重復盎添加命令流。癌側(cè)壓力系數(shù)不同開哎挖后的塑性區(qū)如下拌圖所示：百 隘 耙 耙哀=0.5 盎 敗 哎 澳 霸八=1.0矮板=1.5 扳 癌 版 襖懊=2.0 =2.5胺隨著側(cè)壓力系數(shù)的叭增大，隧道頂部翱和邊墻敗的塑性區(qū)柏都

13、癌在逐漸擴大，擺且拱頂擴大的更多吧，艾當側(cè)壓力系數(shù)為2隘.5時，塑性區(qū)急吧劇擴大而不能自穩(wěn)氨。拜不同疤的百側(cè)壓力系數(shù)開挖后芭Z方向的位移云圖傲如下傲： 俺絆=0.5 艾 擺 白 鞍 邦 愛版=1.0 伴安=1.5 疤 稗 爸 瓣瓣=2.0=2.5絆不同佰的艾側(cè)壓力系數(shù)翱拱頂處半Z方向的位移曲線疤如下柏： 邦骯=0.5 稗 凹 藹 百 跋哎=1.0 捌 般啊=1.5 愛 柏 辦 敖 昂柏=2.0=2.5哀不同斑的隘側(cè)壓力系數(shù)扒X方向的位移云圖疤如下: 礙斑=0.5 伴 百 吧 哎 絆把=1.0 辦瓣=1.5隘 搬 靶 背 把 瓣 安 艾耙=2.0=2.5白不同敗的八側(cè)壓力系數(shù)把X傲方向的位移曲線

14、凹如下俺: 皚吧=0.5 胺 稗 按 靶 襖 芭擺=1.0 佰愛=1.5 伴 唉 靶 岸 胺愛=2.0=2.5版不同頒的襖側(cè)壓力系數(shù)按X方向的應力云圖扒如下班： 凹鞍=0.5 敗 巴 俺 巴 熬鞍=1.0 伴阿=1.5 稗 昂 隘 阿 拜八=2.0=2.5八不同懊的拌側(cè)壓力系數(shù)癌Z方向應力云圖霸如下澳： 搬爸=0.5 隘 昂 扮 盎伴=1.0 白俺=1.5 鞍 靶 扮 案 叭哎=2.0=2.5側(cè)壓力系數(shù) 0.51.01.52.02.5拱頂豎直位移（mm）2.8612.9884.2176.2228.142邊墻水平位移 (mm)2.0523.2534.9497.2009.963把可以看到隨著側(cè)壓埃

15、力系數(shù)的增大，拱拌頂豎直位移和邊墻擺水平位移都相應增襖加，且水平位移增靶加的速度比豎直位扮移增加的速度快。跋塑性區(qū)隨著側(cè)壓力吧系數(shù)的增大而增加拜，且拱頂處的塑性扳區(qū)增加的多。這說拌明水平的構(gòu)造應力稗對邊墻的水平位移佰和拱頂?shù)乃苄詤^(qū)影八響較大。澳（3）絆開挖隧道后采用錨胺噴支護：命令流如下：俺restore芭 Gravsol罷.sav巴plot俺 block g敖roup 扒plot疤 add axe八s red ;毛洞開挖計算伴initial俺 班xdisp拔=0 佰ydisp骯=0 佰zdisp岸=0 絆model斑 null ra擺nge group 拜insidero襖ck斑 any g

16、ro把up concretl凹iner瓣 anyhist unb稗hist八 艾gp瓣 啊zdisp扮 0 阿0瓣 5 胺hist熬 氨gp叭 隘xdisp澳 5 0 -2扳step 100版 跋;頒計算開挖按100岸步后進行支護;模筑襯砌計算扮model頒 絆elas辦 range g柏roup 藹concretl爸iner瓣 any 襖ini芭 density壩 2500 ra拔nge grou斑p 吧concretl敖iner扒 any ;哎襯砌混凝土的密度壩prop艾 bulk=26奧.67e10,s佰hear=22.斑5e10 ran阿ge group埃 跋concretl襖iner

17、擺 any 礙 ;吧襯砌混凝土的體積盎彈模、剪切彈模;加錨桿拌sel班 cable 胺隘id=1矮板begin扳霸-5班奧0背般0邦百 罷end骯絆-8唉隘 拌0按埃0絆板 奧nseg伴=4伴sel搬 cable 骯翱id=2岸懊begin罷氨-4.7553巴翱0八般1.5451罷半end跋伴-7.6085翱吧0盎班2.4721胺襖nseg扮=4靶sel盎 cable 拌襖id=3搬胺begin班壩-4.0451岸伴0吧熬2.9389矮愛end拔俺-6.4721稗骯0白白4.7023般擺nseg澳=4阿sel襖 cable 爸哀id=4柏搬begin靶柏-2.9389扳叭0唉頒4.0451叭唉

18、end跋傲-4.7023啊拜0扒霸6.4721岸暗nseg岸=4唉sel阿 cable 案疤id=5拜巴begin扒案-1.5451罷奧0奧拔4.7553矮癌end啊奧-2.4721吧皚0扒搬7.6085翱骯nseg挨=4半sel岸 cable 襖半id=6辦佰begin扒罷0哀骯0八絆5皚凹 安end按版0半按 鞍0跋安8靶邦 矮nseg鞍=4八sel鞍 cable 昂氨id=7隘柏begin氨板1.5451扳頒0胺吧4.7553吧爸end隘俺2.4721埃佰0頒伴7.6085笆安nseg笆=4搬sel埃 cable 胺瓣id=8癌隘begin吧阿2.9389阿佰0邦唉4.0451胺昂end

19、拔氨4.7023暗盎0疤霸6.4721捌澳nseg阿=4稗sel cable 鞍半id=9捌瓣begin伴叭4.0451皚翱0捌叭2.9389柏昂end把哎6.4721安俺0佰版4.7023罷搬nseg搬=4俺sel胺 cable 敗爸id=10暗敖begin邦八4.7553捌扮0般罷1.5451霸end暗岸7.6085安埃0爸白2.4721隘矮nseg頒=4懊sel耙 cable 暗擺id=11般吧begin澳挨5襖埃0疤疤0疤佰 扳end埃搬8把癌 搬0啊氨0柏奧 壩nseg疤=4俺sel扳 cable 懊背id=12佰哎begin班板5埃拌0澳岸-1.25阿凹 暗end挨霸8伴拔 埃0盎

20、半-1.25拔叭nseg襖=4耙sel cable 稗翱id=13柏案begin吧伴5般按0啊扒-2.5白八 骯end把稗8唉礙 伴0擺佰-2.5般百nseg胺=4扳sel班 cable 翱敖id=14敖矮begin爸按5岸皚0矮瓣-3.75隘佰 盎end挨百8拜唉 傲0百巴-3.75捌版nseg班=4鞍sel熬 cable 背罷id=15笆白begin懊背5稗按0氨唉-5笆柏 挨end瓣癌8般半 伴0疤笆-5瓣哀nseg拌=4拌sel捌 cable 隘拜id=16襖皚begin啊唉-5拌襖0艾礙-1.25俺礙 盎end搬敗-8爸叭 澳0暗版-1.25癌矮nseg奧=4胺sel案 cable 扳八id=17皚版begin暗稗-5阿巴0捌板-2.5邦扳 稗end藹昂-8巴皚 按0骯癌-2.5辦翱nseg靶=4疤sel八 cab