基于数值模拟的土洞稳定性分析

为评价土洞的稳定性,选取贵州龙洞堡机场三期工程中两个具有代表性土洞建立力学模型,并采用经验公式对所揭露的地下土洞顶板稳定性进行计算,用以验证基于Flac3d数值模拟进行稳定性分析建模的正确性。通过对模型最大不平衡力、塑性区分布和应力、位移的变化进行研究,从而得出土洞在工程荷载作用下的沉降变形分布特征及破坏机制。     

FLAC3D在溶洞顶板稳定性评价中的应用

对地下溶洞稳定特性进行了分析，认为三维数值模拟是一种行之有效的方法。针对三维数值模拟结果，提出了以塑性破坏区分布特征和关键点位移为指标的稳定性判据。以昆明新机场航站区Hzk107溶洞顶板稳定性分析为例，采用FLAC3D软件进行了模拟分析，结果表明在一般工程荷载作用下，溶洞顶板厚度大于12m时稳定性较好。     

隧洞典型断面围岩稳定性数值模拟研究与支护设计效果分析

隧洞开挖过程中,由于开挖卸荷及扰动的影响围岩出现大变形、局部塌方等工程地质灾害,严重威胁到施工安全及进度.本研究依托杨房沟水电站引水隧洞工程,选取了典型断面,开展了数值分析研究,获得了应力场、变形场和塑性区分布特征.通过有限元数值模拟方法,对不同类型围岩区隧洞开挖后围岩稳定性特征以及初期支护效果进行分析,为优化支护设计...     

基于有限元的某节制闸安全复核

以新疆某水闸为研究对象,建立ANSYS有限元数值模拟模型,分析在不同工况下的水闸沉降变形和应力分布特征.计算结果表明,闸室地基最大沉降差为1.3 mm,沉降量在20.0～21.5 mm范围内,沉降变形满足要求;最大主拉应力主要分布在底板面层门槛,超过允许值,通过复核,配筋率满足要求.经过数值模拟分析,闸室稳定性满足要求...     

大断面蚀变软岩引水隧洞施工方案适宜性研究

以甘孜硬梁包水电站超长引水隧洞工程为依托,采用三维FLAC3D数值模拟,对不同施工方法进行了对比分析,验证开挖方法的合理性。研究发现蚀变岩隧洞上半洞开挖,以拱顶沉降为主,建议加强拱顶沉降监测。塑性区最大深度在拱肩位置,成为失稳的关键部位,需确保拱肩锚杆的施工质量。根据数值模拟计算结果显示,预留核心土法塑性区厚度6 m,最大变形为55 mm,台阶法开挖塑性区厚度15 m,最大变形为102 mm。因此确定预留核心土法为合理的施工方法。     

地铁站深基坑开挖变形数值模拟

结合某地铁深基坑工程实际,采用FLAC3D数值模拟软件建立基坑开挖三维数值模型,考虑基坑的实际开挖工序,对深基坑工程在开挖过程中的变形特征进行了数值模拟计算,得到了不同工况时基坑变形场,根据变形场结果分析得出了基坑各位置变形特征及最大水平、沉降变形量。     

岩溶对地铁隧道围岩稳定性影响的数值模拟

以深圳某区间地铁建设为例,运用岩土隧道分析有限元软件MIDAS/GTS对其围岩稳定性进行了三维数值模拟研究。探讨了溶洞的不同分布位置、溶洞的尺寸及溶洞与隧道间的净距等因素,对地铁盾构施工过程中围岩稳定性的影响。结果表明,上述因素对隧道周边围岩的安全系数、变形、土层塑性区分布、土层中主应力的分布及衬砌管片的弯矩分布等均有较大影响。研究成果已应用于实际工程的建设中,对其他岩溶地区地铁施工有参考价值。     

黑河水库引水洞上部滑坡的稳定性数值模拟分析

以黑河引水洞上部滑坡为例,采用二维离散元软件对滑坡的变形过程进行了数值模拟,分别从应力、应变、塑性区分布等方面分析滑坡的变形特征,并对坡面一点的速率、位移情况进行监测,模拟结果与实际观测结果大体上是吻合的,离散元数值模拟在一定程度上反映了坡体变形破坏的总体趋势.     

特定沉降阶段的盾构隧道地表沉降研究

以某电力盾构隧道土压平衡盾构掘进施工为背景,提出了特定阶段的地表沉降预测公式.考虑注浆压力、盾构机与土体摩擦力、开挖面推力等因素,利用数值仿真软件进行模拟盾构开挖数值试验.综合现场实测数据、公式计算结果、数值模拟结果对土体横向变形和纵向变形规律进行了研究.结果表明:土体横向沉降变形呈现"U"形分布,随着土体深度的增加,...     

地基液化离心机试验的数值分析及验证

地震液化数值分析方法的可靠性验证研究是开展实际工程液化安全评价的前提条件。采用基于u-p形式的Biot动力固结方程的非线性有限元程序GEODYNA,对液化试验和分析项目(LEAP)中的饱和斜坡地基离心机模型试验进行了动力弹塑性有效应力数值分析,其中土体采用改进的广义塑性模型。结果表明:数值模拟的加速度反应谱和加速度时程与试验数据基本吻合;数值模拟再现了试验中孔隙水压力的累积、发展和消散规律,并再现了循环剪切作用下土体应力路径的发展规律和土体的剪胀现象;数值模拟合理地反映了残余变形的累积发展过程,并且数值模拟得到的地基变形分布规律与试验规律相符,变形量值也基本在试验的包线内。研究成果验证了该地震液化分析方法的可靠性,可以为工程液化安全评价提供有效的数值分析方法。     

水利施工中软土地基变形沉降的有限元模拟分析

为了解决传统软土地基变形沉降模拟分析方法存在的模拟误差大、应用效果不佳的问题,在水利施工环境下,利用有限元的概念实现软土地基变形沉降模拟分析方法的优化设计.分析软土地基变形沉降机理和受力情况,并根据分析结果,通过设置边界条件和材料参数,构建有限元分析模型.在该模型下确定软土地基变形沉降影响因素,从瞬时、固结和次固结三个方面,得出变形沉降的计算结果.最终通过确定影响因素和模型参数的具体取值,实现软土地基变形沉降的有限元模拟.通过与传统模拟分析方法的对比,发现设计分析方法得出的模拟结果误差降低了0.089mm,且将其应用到水利施工中能够有效地控制施工质量,在应用效果方面更加具有优势.     

黄土地区引水隧洞施工围岩变形特征分析

为研究引水隧洞施工期间的变形特征,依托某黄土地区引水隧洞工程为例,综合采用现场实测数据分析和数值模拟开展隧洞的变形特征研究。结果表明：（1）隧洞拱顶位移变化速率和累计沉降值最大,且出口右线的沉降速率比左线的更大。与出口相比,进口处的地面沉降值明显较小,其中进口处地面的最大沉降值为35 mm,出口处地面最大沉降为70 mm;(2)建立数值有限元模型进行计算表明,数值模拟结果与实际监测规律基本一致,其中实测隧道开挖结束的拱顶最大沉降为60 mm,而数值模拟结果为78 mm,两者相对误差在20%以内;随着隧洞的开挖,隧道应力发生重分布,衬砌两侧发生应力集中,最大值为6.0 MPa,顶部围岩应力达到2 MPa。     

黄土半填半挖地基破坏形式及机理研究

黄土地区半填半挖场地内的建筑地基破坏主要由不均匀沉降导致，不同填挖方的组合方式所 造成的地基破坏形式也大相径庭，主要体现为沉降趋势与建筑破坏特征的差异。为系统地分析黄土半 填半挖地基破坏形式及破坏机理，依据实际调查资料，主要以场地内地基沉降特征及不均匀沉降所造成 的楼体裂缝形态为分类原则，将半填半挖区地基基础破坏型式分为三类，并与调查结果做对比分析。在 此基础上对地基破坏机理进行理论分析和数值分析，得出该类型地基差异沉降主要由填方区压实黄土 的自重固结变形导致的结论，并以监测数据对理论计算结果与数值分析予以验证。     

某水电站料场岩质边坡开挖三维稳定性分析

本文结合工程建设需要, 对某水电站料场岩质边坡开挖过程中的稳定性问题进行了三维数值模拟, 并对开挖过程中的应力状态、 位移变形、 塑性分布、 点安全系数等进行了跟踪分析, 得出边坡天然开挖过程中整体稳定, 为该工程边坡设计和施工提供了科学的依据.     

液化场地堤坝地震响应动态土工离心试验及模拟

基于动态土工离心机试验和多重剪切机构模型的有效应力分析方法,研究了不同地震强度下,液化场地堤坝的地震响应和大变形特征。动态土工离心机试验的液化场地模型,由相对密度为30%的饱和砂土构成,输入正弦波峰值分别为0.8056、1.7903和3.133m/s2。并采用有效应力分析有限元程序对堤坝的动点响应进行数值模拟,计算结果与模型试验结果相吻合。在此基础上研究了堤坝的加速度、变形以及下卧液化场地中的超孔隙水压力分布规律,分析了液化场地不同位置土层中的有效应力路径变化规律。研究得出,液化场地堤坝顶和坝趾在地震作用下会发生较大的沉降和侧向扩展,且随地震强度加大而增大。堤坝下卧浅层液化土的超孔隙应力比相对较小但其体积变形较大,坝顶的残余沉降可达1.4m,地震中堤坝底部土体同自由场地土体的有效应力路径和应力-应变特征不同。土工离心机试验结果同数值解析结果基本吻合。     

平原水库坝下放水兼放空涵洞沉降变形分析

坝下涵洞是平原水库大坝中重要建筑物,其应力变形特性关系到涵洞的工作性状,同时也直接影响大坝的安全。本文采用不同的土体本构模型,利用三维非线性有限元数值计算方法对某平原水库大坝及坝下涵洞的应力变形进行了研究,并对涵洞下地基砾质土换填料及坝基土材料特性对涵洞沉降变形的影响进行了分析。根据计算分析结果,得出坝体应力变形的数值和分布符合常规土石坝的应力变形分布规律,涵管底部采用换填土料对控制涵管的沉降变形起到了较为明显的作用,涵管下部基础土体的材料特性对涵管的沉降变形仍有一定程度的影响,坝体的断面设计及设计中所采用的处理方案是可行的等结论,进一步检验了设计的合理性。     

库水位变化和降雨作用下三门洞滑坡流固耦合分析

目前对三门洞滑坡的已有研究都重点关注稳定系数和变形特征,缺乏对孔隙水压力及应力演化特征的系统性研究。采用Abaqus建立滑坡的三维计算模型,推导库水位变化和降雨入渗的耦合边界条件,提出基于莫尔-库伦和最大拉应力准则相结合的复合准则,模拟滑坡在库水位变化和降雨共同作用下的变形演化过程。系统探讨了滑坡的孔隙水压力分布、位移场、应力场和塑性区分布特征,并综合数值模拟结果分析了库水位变化和降雨入渗条件下的边坡稳定性问题。结果表明:在强降雨和库水位缓慢下降综合作用下,三门洞滑坡在滑坡中后部和前缘分别出现局部的张拉和剪切破坏,滑体内渗流场发生较大变化,导致滑体内孔隙水压力、应力、位移和等效塑性应变整体增大,但并未出现塑性破坏区,边坡整体处于稳定状态。     

小净距隧道施工顺序FLAC~（3D）模拟分析

以云南某地双线隧道工程为背景,采用FLAC3D数值模拟研究方法,对小净距隧道采用＂同向滞后开挖＂和＂对向开挖＂2种施工顺序下施工过程中的力学行为进行了对比分析,揭示出不同施工顺序下的地层剪应变增量、变形位移、应力及塑性区分布等相关方面的研究成果,得出＂对向开挖＂的施工方案优于＂同向滞后开挖＂方案的结论。同时也表明FLAC3D用于隧道围岩变形分析是可行的。     

模拟填筑层数及水位对坝体变形及稳定性的影响

坝体的变形及稳定性计算分析中,合理地选择模拟填筑层数并考察水位对坝体变形及稳定性的影响是十分必要的。首先以变形和稳定性系数作为评价指标,利用强度折减法计算坝坡的稳定性系数,基于FLAC^3D建立坝体的分层填筑三维数值模型,对施工填筑期的数值模拟填筑层数的选取标准进行了研究。其次,在合理的模拟填筑层条件下,研究了不同蓄水位对坝体的变形和稳定性的影响。结果表明:坝体的变形以沉降为主,模拟计算的坝体沉降与填筑层数关系很大。相对坝体沉降来说,水平位移和稳定性系数对填筑层数的敏感性小,应以满足坝体沉降的精度标准选择模拟填筑层数,建议模拟填筑层数不少于10层,坝越高,选取的模拟填筑层数宜越多;坝体的水平位移对库水位位置较敏感,沉降和稳定性系数对库水位位置敏感性小。这些结果在坝体变形和稳定性研究中对确定合适的填筑层数和考虑库水位的影响具有指导意义。     

深基坑地下连续墙施工期变形特性分析——以武汉光谷广场地铁站施工为例

为了探索施工期深基坑的变形特性,结合武汉市地铁光谷广场站深基坑工程实际,采用FLAC3D数值模拟软件,考虑基坑的实际施工开挖步序,对深基坑工程地下连续墙在相应支护体系下开挖过程中的变形特性进行了数值模拟,得到了采用地下连续墙支护结构的基坑开挖至不同深度时的变形场.根据变形场,分析得出了基坑各部位的变形特性,及最大水平、沉降变形量.通过对比分析发现,数值模拟结果与前期现场监测结果基本吻合,说明数值模拟分析结果对深基坑施工具有一定的指导意义,支护结构设计参数能够满足施工要求,可为其他类似基坑工程支护参数的选取提供参考.