隧道力學-圍巖特征曲線

1、西 南 交 通 大 學隧道力學（作業(yè)）Flac3d 求解圍巖特征曲線年級:學號:姓名:專業(yè):2011 年 11月目錄第 1 章問題分析111 圍巖特征曲線定義112 求解方法1第 2 章 建模及計算121 模型建立122 命令流及解釋2第 3 章 計算結(jié)果及分析531 數(shù)據(jù)處理532 圍巖特征曲線繪制533 結(jié)果分析6參考文獻7FLAC3D求解圍巖特征曲線第 1 章 問題分析11 圍巖特征曲線定義圍巖的特征曲線，亦稱為圍巖的支護需求曲線。它形象的表明圍巖在洞室周邊所需提供的支護阻力及與其周邊位移的關(guān)系。12 求解方法同一圍巖級別下，相同隧道埋深情況下，通過改變襯砌的強度（修改體積模量及剪切模量

2、）分別求解相應強度下隧道收斂平衡時的拱頂豎直位移和應力，根據(jù)所得數(shù)據(jù)繪制該圍巖級別下相應埋深的圍巖特征曲線。第 2 章 建模及計算21 模型建立圖 2.1-1如圖 2.1-1，圓形隧道外徑為6m，襯砌厚度為 0.2m，考慮隧道影響范圍，模型寬度為 30m，高度為 30m。V 級圍巖和級圍巖通過定義材料的相關(guān)參數(shù)來建模；根據(jù)h 計算出相應埋深（即50m、100m、150m）下產(chǎn)生的應力，將應力分別作用于模型上來建模求解。22 命令流及解釋以 V 級圍巖 150m 埋深為例，其命令流如下：;繪制 5 級圍巖 150m 特性曲線，改變襯砌的E 進行計算new;建立模型，取圓形隧道半徑為2.9 米，襯

3、砌厚度為0.1 米，gen zone radcylinder p0 0 0 0 &p115 0 0&p20 1 0&p30 0 15&p415 1 0&p50 1 15&p615 0 15 &p715 1 15 &p83 0 0&p90 0 3&p10 3 1 0&p11 0 1 3&size 5 1 8 11 &ratio 11 1 1.2 &group outsiderock;定義圍巖分塊gen zone cshell p0 0 0 0 &p13 0 0&p20 1 0&p3 0 0 3 &p4 3 1 0 &p5 0 1 3 &p8 2.9 0 0 &p9 0 0 2.9 &p10 2.

4、9 1 0 &p11 0 1 2.9 &size 3 1 6 1 &ratio 1.1 1 1 1 &group lining ; 定義襯砌分塊gen zone cylinder p0 0 0 0 &p1 2.9 0 0 &p2 0 1 0 &p3 0 0 2.9 &group excavation ;定義開挖分塊gen zone reflect dip 0 dd 90gen zone reflect dip 90 dd 90;顯示模型及坐標軸plot add axe redplo blo gro;設(shè)定邊界條件fix x ran x 14.9 15.1fix x ran x -14.9 -15

5、.1fix y ran y -0.1 0.1fix y ran y 0.9 1.1fix z ran z -15.1 -14.9apply szz -315000 range z 14.9 15.1;用于加載豎向應力，模擬隧道埋深產(chǎn)生的荷載;初始應力場計算;設(shè)定材料屬性model mohr ran group outsiderockprop bulk 5e8 shear 1.071428e8 coh 0.18e6 ten 1e10 & ran group outsiderockini dens 2250 ran group outsiderockmodel mohr ran group lin

6、ingprop bulk 5e8 shear 1.071428e8 coh 0.18e6 ten 1e10 & ran group liningini dens 2250 ran group liningmodel mohr ran group excavationprop bulk 5e8 shear 1.071428e8 coh 0.18e6 ten 1e10 & ran group excavationini dens 2250 ran group excavationset grav 0 0 -9.8;設(shè)置重力加速度hist id =1 unbal;記錄最大不平衡力step 1000

7、;計算步數(shù)設(shè)定并計算;solvesave 5-50m.sav;開挖計算相應襯砌下的拱頂豎向應力 szz 0 0 3及其沉降 zdis 0 0 3 model elastic ran group liningprop bulk 15.2e7 shear 11.4583333e7 ran group lining;襯砌的屬性 ini dens 2500 ran group liningmodel null ran group excavation;開挖部分屬性set grav 0 0 -9.8hist n=1000;設(shè)定每隔 n 步記錄一次hist zone szz 0 0 3;記錄拱頂點豎向應力

8、hist gp zdis 0 0 3;記錄拱頂沉降step 3000 ;計算步數(shù)設(shè)定并計算his write 2 v 3 file 5-150m-cq.txtsave 5-150m-cq.sav第 3 章 計算結(jié)果及分析31 數(shù)據(jù)處理根據(jù)建模求解得到的數(shù)據(jù)，處理數(shù)據(jù)如表3.1-1、3.1-2 所示表 3.1-1V 級圍巖下數(shù)據(jù)處理結(jié)果匯總五級圍巖彈性模量 =5e8 剪切模量 =1.071428e8埋深150米埋深100米埋深50米襯砌彈性模量位移內(nèi)力襯砌彈性模量位移內(nèi)力襯砌彈性模量位移內(nèi)力1.52E+080.03572951901.52E+080.01791744601.52E+080.011

9、96866001.52E+090.024311779001.52E+090.015021313001.52E+090.011481040001.52E+100.020543089001.52E+100.013531899001.52E+100.011011250001.52E+110.019593651001.52E+110.013211990001.52E+110.010921270001.52E+120.01953698001.52E+120.013172015001.52E+120.010921260001.52E+130.019483708001.52E+130.01317202500

10、1.52E+130.01091280001.52E+140.019493704001.52E+140.013142040001.52E+140.010911270001.52E+150.019483709001.52E+150.013162021001.52E+150.01091127000表 3.1-2 級圍巖下數(shù)據(jù)處理結(jié)果匯總四級圍巖彈性模量 =1.923e9剪切模量 = 4.167e9埋深150 米埋深100米埋深50米襯砌彈性模量位移內(nèi)力襯砌彈性模量位移內(nèi)力襯砌彈性模量位移內(nèi)力1.52E+080.002232523001.52E+080.0017032552001.52E+080.00

1152E+090.0022172523001.52E+090.0017022545001.52E+090.0013142403001.52E+100.0021692536001.52E+100.0016882531001.52E+100.0013092349001.52E+110.0019973553001.52E+110.0016133036001.52E+110.0012652592001.52E+120.0018514851001.52E+120.0015124035001.52E+120.0012392724001.52E+130.0018375003001.52

12、E+130.0015054097001.52E+130.0012372740001.52E+140.0018355037001.52E+140.0015044117001.52E+140.0012342786001.52E+150.0018355039001.52E+150.0015044116001.52E+150.00123328060032 圍巖特征曲線繪制根據(jù) 3.1 節(jié)中所得數(shù)據(jù)，繪制圍巖特性曲線如圖3.2-12。圖 3.2-1 五級圍巖特征曲線圖 3.2-2 四級圍巖特征曲線33 結(jié)果分析通過對計算結(jié)果的分析，可以得出以下結(jié)論：1、 在洞周極限位移范圍內(nèi)，容許圍巖的位移增加，所需要的