基于ANSYS有限元软件的隧道开挖支护数值模拟分析

为了探究隧道开挖过程中结构的受力情况,文章依托位于重庆的分水隧道工程,利用有限元软件模拟公路隧道真实开挖过程,通过分析隧道围岩开挖过程中结构的应力、位移和弯矩的变化,实时判断施工各阶段围岩的稳定性。计算结果表明,在隧道开挖过程中,应力集中主要出现在边墙、拱顶和拱底,因此应适当加强这些重点部位的支护。     

某偏压连拱隧道分步开挖时边坡位移响应分析

采用现场监测和数值模拟2种方法,对偏压连拱隧道分步开挖过程的边坡位移响应进行对比分析,结果表明:在隧道分步开挖过程中,1)隧道正上方位置边坡沉降变化最为明显,谷侧隧道上台阶开挖步为对沉降影响最为明显的开挖步;2)隧道正上方中间部位及边坡下部水平位移较大,边坡上部较小。谷侧隧道上台阶开挖步为对水平位移影响最大开挖步;3)边坡地表位移有增大趋势。开挖对边坡体位移的影响范围从隧道向上直至边坡自由面,在其他方面约为3倍隧道尺寸。其中,隧道正上方地表位移量远大于边坡上部与下部位置,谷侧隧道上台阶开挖步为边坡中部地表位移影响最大的分析步。     

深基坑开挖及渗流对邻近隧道的影响分析

为明确基坑开挖过程中邻近隧道的力学响应特征,利用有限元数值模拟软件,对隧道管片的变形和内力进行分析,通过控制开挖过程中水头和水压力的变化,分析基坑开挖过程中地下水渗流对邻近隧道的影响。结果表明:基坑开挖会导致邻近隧道的变形和内力变化,考虑地下水渗流作用时隧道的变形和内力会显著增加,并且随着基坑开挖深度的增加,隧道管片的变形和内力也随之增大。     

基坑开挖对坑底已建隧道影响的三维数值分析

城市地下工程的快速发展,不可避免地要在地铁隧道附近进行施工活动,这其中就包括在已建隧道的上方进行基坑开挖。采用三维有限元方法,对软土地区基坑开挖对坑底已建隧道的影响进行分析,其中基坑为矩形,隧道轴线与基坑长边平行,通过变换隧道横截面的位置来研究开挖对坑底不同位置隧道的影响。数值分析的结果表明,处于坑底中心的隧道,其横截面在基坑开挖过程的最大直径改变发生在竖向与水平向,竖向伸长,水平向压缩。处于坑底靠近地连墙的隧道,其横截面在基坑开挖过程的变形与处于坑底中心的隧道相似,但绕垂直轴向坑内旋转了一定角度。对于同一条隧道,基坑的空间效应对隧道横截面的变形影响明显。     

断层破碎带隧道围岩稳定性分析

为研究断层破碎带隧道开挖过程中围岩稳定性以及拱顶沉降变化规律,对某断层破碎带隧道施工过程实施了监控,并采用回归分析的方法预测了该隧道两个断面的最终沉降.以该隧道为原型,基于有限元原理与岩体的弹塑性本构关系,采用ADINA软件,建立了有限元模型并进行了隧道开挖过程的模拟计算并预测了最终沉降.模拟计算结果表明:隧道开挖过程中最大垂直位移始终位于拱顶,上台阶左侧及上台阶右侧土体开挖后,拱顶下沉及周边收敛速率增大.现场监测结果与有限元模拟结果都证实了在断层破碎带围岩中采用预留核心土的隧道开挖方法能够有效控制拱顶沉降并预防塌方、冒顶等事故的发生等.研究成果可为隧道围岩稳定性研究提供理论依据,为隧道施工提供技术支持.     

盾构下穿合肥高铁南站对路基的影响分析

本文以合肥市轨道交通1号、5号线下穿合肥高铁南站为依托,采用MIDAS/GTS有限元软件对盾构隧道施工过程模拟,分析了桩基群上部铁路路基沉降变化。通过模拟可知,既有桩基群能有效控制盾构施工过程中路基的沉降。先开挖的隧道引起的高铁路基沉降值大于后开挖的隧道引起的高铁路基沉降值,且在全线贯通时先开挖隧道引起的路基沉降与后开挖隧道引起的沉降产生明显的叠加。     

隧道开挖引起地表变形及应力分布模拟分析

应用有限元法对某地铁车站隧道开挖引起的地表沉降和水平变形及隧道围岩的应力分布进行了模拟分析．结果表明,在隧道开挖过程中,采用边开挖边支护的方法可以有效减轻地表沉降及水平变形．     

大型地下通道开挖对下卧地铁隧道上浮影响

为了研究地下通道明挖施工对地铁隧道上浮的影响,基于地铁隧道上浮变形实测数据,分析地下通道开挖过程中下卧地铁隧道上浮变形的统计规律.采用小应变硬化土模型,开展二维有限元数值模拟,研究地下通道开挖过程中下卧隧道的上浮规律.结果表明,在地下通道基坑的开挖过程中,下卧地铁隧道的上浮变形与卸载率近似呈线性关系;基底不同水平位置隧道上浮变形连成的包线随着卸载率的增加,由直线型发展为抛物线型,最终呈双峰线型.     

地铁隧道开挖过程三维物理模型动态试验研究

据相似材料大比尺三维概念物理模型理论,高仿真度制作了成型盾构隧道地铁站厅隧道开挖试验物理模型。模拟了双盾构隧道之间开挖站厅隧道的全过程,研究了站厅隧道、横通道开挖过程中模型地表沉降,土体的变形,盾构隧道及站厅隧道洞周特征点的位移。模拟并研究了混凝土加固桩对土体位移的影响,总结出土体的动态力学特征和变形规律,得出一些有益的认识和结论。对指导地铁施工、研究在已建成双隧道间拓展开挖站厅空间具有十分重要的意义。     

隧道开挖引起地表位移的数值模拟研究

隧道开挖扰动隧道上覆岩土层,原有的应力平衡状态发生破坏,导致地表发生移动和变形从而对周边建筑物产生影响.以某地铁隧道为例,应用ANSYS计算隧道开挖这一动态过程引起的地表沉降,分析地表沉降对周围环境尤其是建筑物的影响,并提出相应的防御解决措施,以此来减少隧道开挖对建筑物的影响.     

水布垭导流隧洞洞脸稳定性分析研究

水布垭水利枢纽工程导流隧洞的洞脸围岩 ,存在着高边坡稳定性问题 .根据水布垭工程导流隧洞洞脸的两种开挖方案 ,应用三维非线性弹粘塑性有限元分析方法 ,模拟了水布垭工程导流隧洞的洞脸开挖方式和运行方式 ,研究结果表明在隧洞洞脸的垂直开挖方式下 ,洞脸围岩具有整体的稳定性 ,还能减少岩石的开挖量     

基于FLAC3D的沈阳地铁隧道开挖三维稳定性分析

以沈阳地铁1号线为背景,根据沈阳地质资料,运用FLAC3D建立了隧道开挖模型,分别对喷射混凝土预支护和混凝土衬砌进行了研究,分析两者对土体竖向位移的影响,建立了隧道开挖进度和土体沉降之间的关系,同时得出喷射混凝土预支护和混凝土衬砌厚度变化对支护拱顶和地面沉降量敏感度不同的结论.     

基于3DEC节理岩体隧道开挖与支护的数值模拟

隧道在穿过节理裂隙较发育的地质环境时,地下水与支护条件等因素会对隧道开挖后围岩的稳定性产生影响.因此,以国内某山岭高速公路隧道为背景,基于离散元理论,考虑裂隙水压力作用,分析了砂浆锚杆与混凝土衬砌等支护条件在隧道开挖后对围岩稳定性的影响,并基于3DEC软件,对裂隙岩体隧道的开挖与支护进行了数值模拟.模拟结果表明:地下水...     

Numerical evaluation of new Austrian tunneling method excavation sequences: A case study

The main aspects that require attention in tunnel design in terms of safety and economy are the precise estimation of probable ground conditions and ground behavior during construction. The variation in rock mass behavior due to tunnel excavation sequence plays an important role during the construction stage.The purpose of this research is to numerically evaluate the effect of excavation sequence on the ground behavior for the Lowari tunnel project, Pakistan. For the tunnel stability, the ground behavior observed during the actual partial face excavation sequence is compared with the top heading and bench excavation sequence. For this purpose, the intact rock parameters are used along with the characterization of rock mass joints related parameters to provide input for numerical modelling via FLAC 2D. The in-situ stresses for the numerical modelling are obtained using empirical equations. From the comparison of the two excavation sequences, it was observed that the actual excavation sequence used for Lowari tunnel construction utilized more support than the top heading and bench method. However, the actual excavation sequence provided good results in terms of stability.     

基于影响因素的隧道洞口岩质斜坡稳定性评价——以成兰铁路某隧道出口斜坡为例

以成兰铁路某隧道出口斜坡为例,将地层岩性、岩体结构与地质构造、工程开挖、震动作用和地貌条件确定为影响稳定性的主要因素;运用巴顿模型,获得主要结构面等效抗剪强度参数并应用于赤平投影分析;分别采用有限元和离散元软件对斜坡洞口开挖及地震作用下的稳定性进行数值模拟分析;综合多种方法的分析结果作出稳定性评价。最后给出了基于影响因素的隧道洞口岩质斜坡稳定性评价的几点认识。       

两郧断裂带十漫高速公路隧道围岩稳定性研究

应用非线性有限元法和施工过程力学的基本原理,研究十漫公路隧道的开挖、支护的原理,根据两陨断裂带的岩体特征,采用分步加载和荷载释放的原理,对隧道的整体稳定性以及围岩和支护结构的受力特征进行了详细分析.由数值模拟结果可知:隧道环向处产生应力集中,且初次衬砌和二次支护结构应力较大;局部断裂破碎带对二道垭隧道的影响较大.因此需要在施工中采用合理的开挖支护方法,确保隧道的施工期及正常运营期的稳定性.     

变截面交叉洞室围岩稳定性仿真分析

江坪河水电站放空洞和竖井地质条件复杂,岩层、断层交错,基于大型有限元分析软件ANSYS,采用弹塑性有限元法,对其开挖后的稳定性进行了非线性有限元数值仿真,并根据实际地质情况,模拟了系统锚杆的支护作用.采用Drucker-Prager准则,依据安全系数原理,对洞室不同部位,包括各个不同的岩层稳定性进行了分析,得出了隧洞开挖及支护过程中围岩的稳定性与主应力及其分布规律,并对支护前后洞室围岩的主应力量值和分布深度进行了对比,为洞室开挖的施工过程和开挖后的检测过程提供了重要参考资料.     

大断层区隧洞TBM施工超前注浆加固计算

利用三维有限元方法,计算研究大型断层区超前注浆加固后在TBM开挖过程中隧洞变形稳定情况.通过一系列算例计算,分别考察了隧洞埋深、注浆加固环力学特性和厚度、断层材料的力学特性等对隧洞变形稳定的影响情况,从而加深了对大断层区注浆加固规律性的认识,得出的结论可用于指导大断层区隧洞TBM施工超前注浆加固工作以及今后的研究工作.     

茶镇隧道施工位移监测与分析

茶镇隧道围岩软弱破碎稳定性差,变形大.为及时掌握施工过程中围岩及支护结构的变形特性,保证施工安全,对围岩及支护结构进行了拱顶下沉和周边收敛位移量测.通过对K225+266横断面量测数据的综合分析,揭示了该条隧道在Ⅴ类围岩以及特定支护情况下位移变化的规律,得到了围岩位移稳定约需2～3周的开挖时间以及4～5倍开挖洞径的距离.为合理确定隧道二次衬砌的施工时间提供了较为可靠的依据,同时通过对量测信息的及时反馈,指导了现场施工,确保了施工安全.     

层状黄土区域地铁隧道变形模拟分析

为解决层状黄土地区地铁隧道的安全施工,采用现场量测与Rocscience软件模拟分析相结合的方法,研究了全断面开挖过程中地铁隧道围岩的稳定性问题。研究结果表明,采用软件分析的结果与现场量测的结果基本一致,在隧道中心线两侧均出现了显著的沉降现象,由于地铁下腹地层为粉砂,所以开挖的隧道要及时闭合,并且要布置仰拱或是管片整体支护。