隧道竖井开挖过程FLAC~(3D)的数值模拟

针对厦门市环岛路某隧道竖井开挖过程中可能出现的形变和破坏问题,以该路段地质勘测资料为背景,利用有限差分软件FLAC3D对该隧道竖井开挖过程进行了三维数值模拟分析。分析结果表明,竖井底部出现的底鼓现象,在开挖至27 m时达到开挖过程中最大竖直位移量66.2 mm;竖井侧壁发生水平位移的最大值出现在残积粘土层,达到8.37 mm;开挖过程中塑性区的范围在竖直方向延伸至-29 m,水平方向扩大到-14 m~14 m;建议在开挖过程中要加强对塑性区范围的支护,控制好周边变形。     

陡倾顺层岩质斜坡动力倾倒变形机理研究

通常认为顺层岩质斜坡动力变形破坏以滑移—拉裂、滑移—弯曲模式为主,但是通过现场调研发现,在陡倾顺层斜坡中存在一类特殊的动力变形破坏方式——倾倒变形。为了得出该类型斜坡动力倾倒变形机理,以四川汶川县水磨沟陡倾软硬相间顺层斜坡在"5.12"汶川地震作用下失稳为例,在充分总结滑坡区工程地质条件和分析其动力破坏特征后,利用二维离散元数值模拟方法开展研究。结果表明:在地震荷载作用下,在斜坡表面PGA放大系数随着高程的增加总体表现节律性变化,在坡肩呈现峰值;斜坡失稳机理为坡内软岩和硬岩差异式拉剪破坏导致层面抗剪强度急剧降低,岩土体沿优势层面下滑;由于坡体下部岩层锁固作用,坡体向下滑动受阻,坡脚附近岩土体翘曲隆起,而坡顶震裂松弛岩土体在巨大地震惯性力下沿优势结构面滑动剪出过程中,受坡肩"关键块体"阻挡而向临空面发生倾倒变形,整个斜坡发生滑移—下部弯曲—上部倾倒式失稳破坏。研究成果为类似地区的边坡工程地震失稳分析提供参考和依据。     

基于FLAC~(3D)的北京高丽营地裂缝模拟

北京高丽营地裂缝造成了房屋墙体和道路破坏,严重影响城市规划建设。已有研究成果表明高丽营地裂缝是复合型地裂缝,主要成因是断裂蠕滑变形与地下水下降引起的地面差异沉降共同作用的结果。据此,采用FLAC3D软件对高丽营地裂缝进行了研究,模拟了8种状况下地裂缝带的发展趋势,最终确定了地裂缝安全避让带宽度为90m,与地表调查确定的100m避让带宽度相一致。研究结果说明在地裂缝模拟中应用FLAC3D技术是可行的,对今后北京地区地裂缝预测工作具有指导意义。     

基于FLAC~(3D)数值模拟研究地铁车站的施工变形稳定

本次研究采用FLAC~(3D)分析在考虑附近建筑物荷载条件下地铁车站基坑开挖土体变形和稳定,以及对建筑物可能造成的影响程度。建立了地铁车站的FLAC~(3D)计算模型,建模时对附近建筑物进行了必要的简化,即以面荷载的方式体现建筑物的力学作用;在完成建模以后,进行了边界条件设置和初始平衡计算,然后采用分步开挖和支护的方式模拟施工过程,最后得出相应的研究成果。     

基于FLAC~(3D)模拟的土体弹性模量取值分析

随着数值计算的发展,越来越多的研究学者青睐于采用FLAC3D软件。表征土体性质的参数体积模量和剪切模量是必不可少的,一般都是由弹性模量和泊松比计算而得,然而勘察报告中提供的往往是土体压缩模量,因此如何正确区分并获得所需的土体模量进而提高数值模拟的准确性,变成了不容忽视的问题所在。对现今常用方法进行了优缺分析,分别从三个角度出发对该问题的解决进行了阐述,并结合一工程实例进行验证。通过以上提出的三种方法的计算结果以及现场试验结果之间的对比分析,验证了所提方法的合理性,并针对不同情况下土体的模量取值提出相对较为合理的方法及建议。更多还原     

爆破开挖扰动下顺层边坡动力响应规律数值模拟研究

以宜昭高速公路工程取料场爆破开挖产生的岩石边坡为计算实例，结合通用有限元软件ABAQUS对爆破荷载作用下岩质边坡开挖时的振动响应进行三维数值模拟研究，利用爆炸等效荷载施加方法，结果得到了岩质边坡支护完成后，在爆破荷载作用下支护结构面上质点振动速度变化规律和应力特性。     

基于FLAC~(3D)的近海淤泥质地层基坑工程变形研究

针对深厚淤泥质软土基坑变形过大的问题,采用了水泥土搅拌桩与地下连续墙组合支护方案,为了解该支护方案中地下连续墙的变形特征,利用FLAC~(3D)数值模拟软件对深圳地铁十号线地铁停车场深基坑进行分析。结果表明:模拟结果与实测数据拟合较好,预测开挖完成后基坑周围土体最终沉降为22.91 mm,小于警戒值。在水泥土搅拌桩支护条件下,除按原工况1 200 mm厚地连墙条件外,分别模拟了1 100 mm、1 000 mm、900 mm、800 mm、700 mm不同地下连续墙厚度条件下的变形情况,第一层开挖时各条件下土体沉降相差不大。随着开挖的进行,沉降值开始发生变化,土体沉降值最小为47.33 mm,发生在1 100 mm厚条件下,最大为93.85 mm发生在700 mm厚条件下。地下连续墙水平变形最大值均发生在距墙顶15 m处左右。在700 mm条件下变形值最大达到了42.58 mm,1 100 mm条件下最小,其值为25.71 mm。因此,该深基坑工程在水泥土搅拌桩支护成槽条件下,可适当减少地连墙厚度,采用1 100 mm厚地连墙能保证基坑安全的前提下降低造价。     

基于FLAC~(3D)软土路堤稳定性分析

在软土路基修筑高速公路时路堤填筑至极限高度后经常出现路堤失稳情况。结合四川省遂宁-资阳-眉山高速公路软基监测项目,采用FLAC3D强度折减分析方法对典型路段进行路堤分级加载稳定性分析,结果表明:该法能模拟路堤塑性区发展过程,塑性应变自堤趾到堤肩贯通,呈带状分布,随填土高度的增加,塑性区向路堤中间及路基深部逐渐扩大,该塑性应变带即为相应的最危险潜在滑动面,呈圆弧形,其符合均质软土地基的滑动模式;该法考虑了模型的边界约束条件、初始地应力情况、岩土体的弹塑性变形及屈服,较刚体极限平衡完善,对边坡应力变形状态的综合稳定性分析比只给定安全系数更加重要。     

FLAC~(3D)粘弹性模型的二次开发及其应用

针对FAC3D(Version2.0)提供的粘弹性本构模型难以描述岩体变形随时间发展趋于稳定的现象,对FLAC3D的粘弹性模拟功能进行了开发,导出广义Kelvin模型的中心差分格式,并采用FLAC3D内嵌功能较强的FISH语言和FLAC3D的相关命令研制了广义Kelvin模型的接口程序。通过检验算例说明了开发思路和接口程序的正确性,同时还指出了二次开发时应注意的一些问题,并对基坑开挖进行了实例分析,结果符合基坑开挖变形规律。     

FLAC~(3D)在边坡稳定分析中的应用

运用FLAC3D软件对边坡稳定性进行分析,通过基于强度折减法的FLAC3D软件,得出边坡土体的应力场、位移场和安全系数。结果表明,FLAC3D软件在边坡稳定分析中有较大优势。     

基于FLAC~(3D)树根桩的堤防加固计算及优化

研究了树根桩几何参数对堤防加固效果的影响,结合一般边坡抗滑稳定性分析实例,介绍了采用FLAC3D软件中的结构单元模拟树根桩的加固方法,并基于丰乐河堤防的树根桩初步设计方案,通过改变树根桩的桩长、截面尺寸和桩基范围等分析了树根桩主要计算参数的敏感性,然后使用BP神经网络方法对结果进行了优化。结果表明:灌注范围对堤防安全系数的影响最大,增大树根桩桩长及桩截面直径也能不同程度地提高堤防安全系数;优化后的树根桩桩长为8m、桩截面直径为0.2 m、灌注范围为0.25 m3。     

用FLAC~(3D)模拟动荷载作用下地下洞室的力学效应

运用FLAC3D软件进行洞室的三维数值模拟,模拟平行洞轴的水平震动、垂直洞轴的水平震动、铅直上下震动三种形式动荷载作用下地下洞室的力学效应,并分析洞室的破坏规律;同时改变动荷载有关的参数及模型的介质参数,得出不同情形动荷载下的地下结构的动态破坏效应。     

基于FLAC~(3D)岩石应变软化模型的研究

在岩土工程的实践中,许多岩土体材料在载荷作用下表现出应变软化特性,因而在岩土工程数值模拟中如何更好地表现出岩土材料的应变软化特性非常关键。首先分析了"圆形孔洞问题"这一岩土工程领域的基本问题,并对该问题基于应变软化模型建立的现有理论解与FLAC3D的数值计算结果进行了对比,所得到的结果验证了FLAC3D应变软化模型在数值计算时的准确性和适用性。接着采用FLAC3D程序中的应变软化模型与理想弹塑性模型对该问题进行了计算,通过对计算结果的对比分析,认为忽略应变软化岩土材料的强度软化特性对工程是偏于危险的。最后对FLAC3D中应变软化模型的相关参数(εpi、残余系数)进行了研究。研究成果有助于研究人员更深入地理解岩石应变软化模型的力学本质。     

基于FLAC~(3D)的边坡锚固效果及锚杆受力分析

锚杆支护是维护岩土边坡稳定的重要手段之一。结合南京某边坡工程实例,采用有限差分软件FLAC~(3D)对该边坡的稳定性进行分析,所得结果(处于不稳定状态及潜在滑动面)与实地勘查结果一致、与实际情况相符。进而对锚固后边坡的稳定状态及锚杆受力情况进行了分析,结果表明,全长黏结式锚杆对边坡滑动面有缝缀作用且改善了坡体的结构性,从而提高了边坡的整体稳定性。     

一种薄层接触单元的开发及FLAC~(3D)实现

随着土木水利行业的蓬勃发展,出现越来越多岩土-结构相互作用的问题。虽然目前国内外学者研究出很多种类的接触面本构模型,但大多软件中的接触面模型甚为简单,如此便限制了软件对接触面问题的模拟。FLAC3D软件中的interface单元是简单的库伦滑移型无厚度接触单元,不能模拟接触面所能表现出的例如应变软化等特性。鉴此,基于塑性力学,首先提出了一种弹塑性本构模型。然后基于VC++语言,将此模型开发成适用于FLAC3D软件的薄层实体单元。最后用三个数值算例验证了所开发的单元和本构模型能反映接触面在弹性阶段的非线性,在塑性阶段的应变软化、大变形、法向剪胀及拉伸破坏等特性。用所开发的新单元代替原有的interface单元能提高FLAC3D模拟复杂接触特性的能力。     

浅谈FLAC~(3D)、ANSYS建模特点及其应用

FLAC3D软件在边坡稳定性分析时具有强大的计算功能,但在建立模型时难度大,费时费力。文中简单分析了FLAC3D、ANSYS建模的特点,并根据ANSYS软件在建模方面的优点,采用有限元软件ANSYS建立三维模型后导入有限差分软件FLAC3D进行计算的方法,模拟计算了某工程边坡开挖的应力场和位移场的变化。结果表明,利用ANSYS建模克服了FLAC3D本身在前处理方面的不足,用FLAC3D软件进行定性和定量分析计算则体现了其强大的计算功能,满足了研究的要求。     

切坡影响下缓倾顺层红层边坡变形的演化过程

以德遂高速公路沿线典型缓倾顺层红层边坡为工程依托，依据地质分析及相似理论建立缓倾顺层红层边坡室内物理模型，采用开挖试验模拟实际工程切坡，研究坡体的变形演化过程。结果表明：缓倾角20°的顺层红层边坡随切坡呈现典型的拉裂[CD*2]滑移式破坏，坡体位移均随分级切坡不断增大，水平位移均高于竖直位移，同时切坡面附近产生的位移相对于坡体其他部位较大；坡体变形主要由切坡阶段卸荷变形及静置阶段蠕滑变形两部分组成，且切坡卸荷为蠕滑变形发展创造了基础条件；切坡至软弱泥岩夹层前卸荷变形大小及速率均高于蠕滑变形，切坡至软弱泥岩夹层后坡体卸荷变形低于蠕滑变形；切坡面附近部位应力受切坡扰动较为明显，而坡体中部及后缘应力受切坡扰动较小，但坡内应力总体呈现下降趋势，即应力随切坡逐步释放。     

基于FLAC~(3D)方法对某边坡的稳定性分析

简要介绍了FLAC3D软件原理。运用FLAC3D软件对某工程边坡进行建模,对该边坡自然条件下的稳定性进行分析,并对某种开挖方案进行稳定性分析,从而判断该方案的合理性。     

基于FLAC~(3D)的桩锚支护结构变形分析

以郑州某深基坑工程为研究背景,介绍了工程概况与支护设计方案,并对基坑支护系统变形的现场监测结果进行了分析,重点研究了施工过程中深层水平位移随开挖深度和时间的演化规律。利用FLAC3D有限差分软件对基坑北侧桩锚支护段开挖和支护进行三维数值仿真模拟,计算基坑开挖过程中基坑侧向位移,将所得计算结果与现场监测结果对比,再改变支护设计探究影响基坑变形的敏感性因素。结果表明:基坑施工严格执行"边开挖边支护"原则,桩锚支护系统能有效限制支护系统的侧向变形,FLAC3D数值模拟结果与监测结果基本一致,数值模拟结果是可信的。锚索预应力的大小对限制支护系统的侧向位移有重要作用,支护桩合理的入土深度能够减缓基坑侧向变形。更多还原     

甘蔗坝缓倾顺层岩质岸坡失稳机理及支护措施研究

甘蔗坝库岸边坡为缓倾顺层岩质边坡,随着三峡库区蓄水位变化,岸坡出现较大坡体变形,形成危岩体。为防止崩塌地质灾害及引发塌岸、涌浪等对长江航道及库区安全造成威胁。经过详实的现场调查与分析确定,该坡体下伏软弱砂泥岩互层、受坡面和陡倾坡外结构面切割,受长江水位升降侵蚀,产生塑流-拉裂式失稳破坏。在查明成灾机制后,提出"局部清除+局部锚杆加固+顶部裂隙封闭+底部凹腔封闭"的治理措施,解除灾害安全隐患并为类似工程提供借鉴。