基抗开挖土钉支护的变形分析

根据基坑开挖土钉支护的特点，利用基于显式三维快速拉格朗日算法的FLAC^30程序，结合郑州市某基坑开挖支护工程实例，对基坑开挖引起的围护结构位移、地表沉降、基坑底部隆起等变形性状进行了研究。通过计算得出不同开挖阶段的地表沉降、基底隆起和墙后土体水平位移。     

相邻双基坑开挖相互影响三维性状分析

相邻基坑开挖引起围护结构和周围土体变形与基坑单独开挖存在较大的差异,目前较缺乏考虑相邻基坑开挖产生的相互影响及其空间效应的研究。以实际相邻双基坑工程为分析原型,建立其开挖的三维有限元模型,研究双基坑开挖的空间效应。分析了相邻基坑同步开挖和不同基坑间距对基坑间土体沉降、支护结构内力、支护结构位移、坑底隆起、坑外地表沉降等的影响,探讨基坑开挖角部刚度效应。结果表明:相邻基坑开挖影响支护结构的内力和位移分布;基坑间土体沉降产生叠加影响,沉降量大于基坑两侧地面;近端支护结构变形和坑底隆起小于远端。基坑角部刚度效应在一定范围内会较明显地限制土体变形和支护结构的位移,且角部刚度效应随开挖深度增大而增大。基坑间距对相邻基坑产生相互影响的范围为2.5~3倍基坑开挖深度。     

坑外荷载对软土地区基坑开挖变形性状的影响

针对基坑开挖时坑外通常存在着建筑材料、车辆和其他荷载的情况,基于Biot三维固结理论开发了可以考虑流固耦合的三维基坑有限元程序,分别研究了坑外荷载大小、荷载施加时间和荷载施加区域对基坑支护结构水平位移、坑外地表沉降和坑底隆起变形的影响。结果表明:荷载大小对基坑支护结构的水平位移、地表沉降和坑底隆起变形影响较大;荷载施加时间和荷载施加区域则仅仅对支护结构水平位移和地表沉降影响较大,对坑底隆起变形影响较小;在对基坑进行工程设计时,应考虑坑边荷载的影响。     

深基坑排桩锚杆支护体系数值模拟分析

采用F lac3D软件对广州某深基坑支护工程进行了开挖数值模拟分析,研究了基坑的侧壁水平位移、基坑地表沉降、坑底隆起量等技术指标随着基坑开挖深度的变化情况。研究表明,排桩锚杆支护体系能有效控制基坑开挖变形,水平最大位移出现在基坑侧面顶面中级位置,且随着开挖深度的增加而逐渐减小,此外,基坑周边地表的沉降较小。因此,对以此类地质条件的基坑工程,具有一定的现实指导价值。     

悬臂式无支撑板桩支护基坑变形性状有限元分析

不同开挖宽度与深度比条件下悬臂式无支撑板桩支护结构与周围土体的变形特性将发生变化.采用二维有限元方法分析了不同开挖宽度与深度比(L/D)条件下无支撑悬臂开挖基坑的变形性状,详细探讨了开挖宽度与深度比对地表沉降、地表水平位移、坑底隆起、坑底水平位移及支护结构侧向变形的影响.计算结果表明:在基坑开挖深度不变的条件下,地表沉降量、坑底隆起量及坑底水平位移量均随L/D的增加呈非线性增长,开始增长迅速,当L/D达一定值后数值几乎不再变化;地表水平位移量随L/D的增加先减小后增大:支护结构侧向变形随L/D的增加逐步由顶端内倾型过渡到整体向坑内移动的顶端外倾型,L/D越大,围护结构的整体侧向位移越大.     

降水对基坑开挖支护影响的数值模拟分析

对基坑在开挖支护施工过程中的土体应力和位移情况进行了数值计算,对考虑与不考虑降水的模拟结果进行对比,结果表明两者的位移分布规律相似,但降水有利于减小坑底隆起,降水时产生的地表沉降较大;随着开挖的进行,基坑开挖面以下土体单元卸载,内支撑支护有效提高了支护结构的整体稳定性。     

地铁车站支护结构受力变形数值分析

以某地铁站基坑开挖支护为例,运用二维平面应变有限元法,以扩展了的修正剑桥模型为基础,利用ANSYS模拟了计算基坑开挖过程中不同阶段的支护水平位移、地表沉降、基坑隆起以及支撑轴力,指出其计算结果和实测结果吻合得较好,有限元法将是今后基坑支护设计计算中合理可行的方法。     

基坑开挖过程中渗流作用的影响

建立基坑二维有限元模型,对基坑开挖过程中不考虑渗流作用和考虑渗流作用下的基坑变形性状进行对比研究,得到两种工况下的基坑外地表沉降、基坑内开挖面隆起和基坑支护结构位移等变形规律,并对比分析了基坑开挖过程中渗流作用的影响。研究结果表明,考虑渗流作用的基坑变形比不考虑渗流作用更大。     

不同开挖方式下基坑受力变形特性三维数值分析

基坑在不同开挖卸荷方式下引起的受力变形效应不同。针对此问题,运用有限元软件midas GTS建立理想化的三维基坑模型,研究悬臂支护基坑在岛式、分层、盆式3种开挖方式下支护结构、坑底土体、周边地表、工程桩的变形规律。结果表明：3种工况下支护结构的位移随着开挖深度的增加而增加,最大位移出现在顶部,岛式开挖下支护结构的变形比分层、盆式降低了10.33%、6.23%。坑底土体隆起变形呈“拱”形,基坑中心土体隆起最大,分层和盆式最大隆起量分别是岛式的1.086倍和1.044倍。周边地表以沉降为主,分层开挖最大沉降是岛式和盆式的2倍。坑底工程桩会受到支护结构变形的影响,离支护结构越近桩位移越大,岛式开挖对工程桩的影响范围约为1.48 H,分层开挖和盆式开挖对工程桩的影响范围约为1.8 H;工程桩桩身下部位置受拉,最大拉力出现在桩身的0.6～0.7 H处。     

深基坑支护结构的空间效应研究

为了更好地了解基坑支护结构的空间效应,通过对基坑分布开挖及支护的施工全过程进行了三维数值模拟,研究了基坑开挖过程中支护结构变形、周围地表沉降、基坑底部隆起的空间分布以及基坑的几何尺寸对其变形的影响。     

FLAC3D前处理程序的开发及仿真效果检验

在FLAC^3D软件提供的初始单元模型（primitive mesh)的基础上，采用Fortan语言编写了FLAC^3D前处理程序，在工程实践中，实现更准确，快捷地建立复杂的FLAD^3D计算模型，并探讨了其基本思路，计算方法以及该程序的的突出特点，最后，以工程实例检验了此程序的处理功能和仿真效果。     

硬化土本构模型在FLAC3D中的开发及应用

 基于塑性增量理论,推导硬化土本构模型的有限差分格式。在VC++编程环境下,利用FLAC3D提供的二次开发平台,编制硬化土本构模型的有限差分程序,实现硬化土本构模型在FLAC3D中的二次开发,并给出二次开发的步骤、方法和编程要点。通过不同应力路径室内试验结果与采用不同本构模型的FLAC3D数值计算结果进行对比分析,验证硬化土本构模型在FLAC3D中二次开发的正确性和必要性。对比分析表明：采用硬化土本构模型的FLAC3D数值计算结果与试验结果吻合较好,而且硬化土本构模型的模型参数可从常规三轴试验获得,模型参数简单,硬化土本构模型不仅能够反映土体的非线性特性,还能够反映深基坑工程复杂的应力路径,与其他土体本构模型相比,硬化土本构模型更适合用于深基坑工程的计算分析。硬化土本构模型在FLAC3D中二次开发的实现,扩大了FLAC3D的适用范围,在一定程度上弥补FLAC3D在分析岩土工程尤其是深基坑工程方面上的不足。     

抽水蓄能电站地下洞室初始地应力场反演分析——基于神经网络和快速拉格朗日算法

结合实测地应力资料,建立了三维非线性有限元地应力反演分析数值模型,模拟了断层及裂隙密集带.针对不同地应力场,用FLAC 差分程序进行求解,得出相应的30个神经网络分析样本.通过隐层数和隐层节点数的选取及各参数的设定对神经网络进行优化,进而利用网络优化结果,对网络加以训练,最后利用现场实测应力值,对初始地应力场进行反演分析,与现场实测值对比,满足精度要求,表明所获得的岩体地应力场是基本合理的.     

FLAC3D中锚杆破断失效的实现及应用

 为解决FLAC3D中CABLE单元无法实现锚杆(索)破断失效的问题,提出锚杆(索)破断判据U(i)≥Umax(i),在此基础上建立CABLE单元杆体修正力学模型,修正模型增加了破断失效功能,并采用Fish语言编程,将修正模型嵌入到FLAC3D主程序中,实现锚杆破断失效的“单元化”,由局部到整体自发实现锚杆的宏观破断效果。进行锚杆杆体拉伸实验和锚喷支护效果对比的算例分析,结果表明：(1) 修正模型锚杆杆体拉伸荷载–位移曲线呈现出第三阶段破断失效的特性,符合杆体实际力学行为,达到了定量破断的预期效果,且响应灵敏;(2) 地应力超过一定值后,采用修正模型的支护方案中锚杆、锚索出现了破断,且呈现出的力学行为符合锚杆(索)破断失效力学机制,提高了工程模拟的准确度和精度;(3) 破断实现方法扩展了FLAC3D的应用范围,增强了模拟能力。同时分析指出了实现方法可达到的有益效果、存在的局限性及下一步研究方向。     

两种计算软件对清江水布垭工程的数值分析比较

采用二维ANSYS有限元计算软件和三维有限差分FLAC3D计算软件,对清江水布垭工程的围岩稳定性进行4种计算工况的数值分析。对地下洞室的16个关键点的位移、应力和塑性区进行2种计算软件的结果对比分析。最后得出了相应的结论。     

明挖法地铁车站围护结构变形模拟与预测研究

 以采用明挖法施工的一地铁车站为工程实例,对工程区的地质勘察报告进行详细分析,在考虑车站主体结构、初始地应力、施工过程以及地层的物理力学参数等诸多因素的基础上,采用FLAC3D有限差分程序对地层及围护结构的稳定性进行模拟研究。研究结果表明,相应的围护结构及内支撑支护体系能保证施工期车站基坑的围岩稳定,并对其施工过程提出了几条改进性建议,预测了施工期围护结构监测位移的稳定值。通过后期施工过程中车站基坑的位移监测,实测出围护结构上8个测点的位移稳定值,通过对变化趋势和位移量值的分析,得出围护结构的监测稳定值略小于数值计算的位移预测值,但是两者的变形趋势完全符合的结论,证明了有限差分法及FLAC3D在模拟基坑开挖、评价围岩稳定性和预测位移方面的有效性,从而为后续相似工程的位移预测提供了一种有效可靠的计算方法。     

基于3D Mine-ANSYS-FLAC~(3D)软件的三维地质数值建模方法

针对FLAC~(3D)建立复杂三维地质数值模型难度较大的问题,提出了一种快速有效的建模新方法。该方法首先利用3D Mine软件对Auto CAD平面图中的等高线和钻孔数据进行三维可视化操作,并输出为地层实体SAT文件或XY平面上等间距的三维坐标数据,利用自编程序将三维坐标数据转化为ANSYS可以识别的APDL语言文件后生成多个实体模型,经过ANSYS布尔操作、划分网格后利用接口程序导入FLAC~(3D),从而实现直观、快速地创建复杂地质体FLAC~(3D)模型。该方法在四川峨胜石灰石矿山三维地质数值建模中得到了实际应用,结果表明该方法是完全可行和有效的。     

基于ANSYS平台复杂地质体FLAC3D模型的自动生成

由于 FLAC3D软件建模难度大,提出了一种快速建模方法,即以 ANSYS 有限元程序完成的复杂地质体建模、网格划分为基础,采用 Visual Basic 语言编写了 FLAC3D-ANSYS 接口程序,实现了 FLAC3D软件建模的直观、快速和自动化。通过新疆下坂地水库坝址区和北京地铁四号线车站三维建模实例检验了该方法的有效性和可行性。该方法是运用不同程序优点解决复杂工程地质问题的典型范例。     

CATIA-FLAC~(3D)耦合建模方法及其应用

针对FLAC3D面向复杂的地质模型建模存在的技术困难和不足,提出CATIA-FLAC3D耦合建模新方法。先利用CATIA强大的三维地质体建模功能进行三维地质建模,再利用其有限元模块对地质体进行网格划分;基于对两类软件中单元、节点数据关系的差异分析,应用Visual Basic语言编写CATIA-FLAC3D接口程序,实现了将CATIA环境下建模生成的单元、节点信息导入FLAC3D。以某已建成偏压隧道工程为例,验证了CATIA-FLAC3D耦合建模方法的可行性和有效性,为FLAC3D构建三维复杂工程模型提供了新的思路。