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FLAC3D在浅埋隧道稳定性分析中的应用

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文档简介:

地下工程GEOTECHNICALENGINEERINGWORLDVOL.11No.2FLAC3D在浅埋隧道稳定性分析中的应用王灿刚张云(中交隧道工程局有限公司)摘要用有限差分数值模拟软件FLAC3D模拟浅埋隧道开挖支护过程,分析在开挖过程中的围岩应力分布及变形情况,评价其在开挖及支护过程中的围岩稳定性。关键词FLAC3D浅埋隧道稳定性分析应用收稿日期1FLAC3D简介FLAC3D不同于其他有限元程序,它采用的是有限差分法。在有限差分法中,基本方程组和边界条件(一般均为微分方程)近似地改用差分方程(代数方程)来表示,即:由空间离散点处的场变量(应力,位移)的代数表达式代替。这些变量在单元内是非确定的,从而把求解微分方程的问题改换成求解代数方程的问题,能相对高效地在每个计算步骤重新生成有限差分方程。在有限元法中,常采用隐式、矩阵解算方法,而有限差分法则通常采用/显式0、时间递步法解算代数方程。FLAC3D程序具有强大的后期处理功能,用户可以用以直接在屏幕上绘制或以文件形式创建和输出打印多种形式的图形,还可以根据需要,将若干个变量合并在同一幅图形中进行研究分析。2工程简介漫川关隧道地处秦岭山脉中,围岩以、为主,隧道基本垂直山脊走向,隧道地区地形起伏绞大,地表有残坡积亚粘土、碎石土。隧道围岩砂岩、砾岩为主,弱风化,节理较发育。山体中部发育一条河流(纸房沟),沟内有长流水,隧道最大埋深113m,顶部浅埋只有16m,浅埋段长90m。浅埋段岩体力学参数见表1。表1浅埋段岩体力学参数岩体名称深度/m容重/kg#m-3弹模/MPa泊松比T抗压强度/MPa抗拉强度/MPa粘结力/MPa内摩擦角/(b)亚粘土、碎石土0~416002000/0.2230.61.125砂岩4~25221240280.1736.251.021.930砂岩、砂砾岩25~85249885900.27445.461.362.05343稳定性分析311开挖和支护方式漫川关隧道拟采用CRD开挖方式,双层小导管超前注浆(图1),系统锚杆梅花形布置(图2),每循环进尺1m,衬砌采用复合式衬砌,支护参数见表2。表2支护参数衬砌形式衬砌厚度/mm初期支护二衬锚杆直径混凝土标号初衬二衬复合式26045022C25C25图1双层小导管布置示意图312数值模拟稳定性分析有限差分计算试验模型采用摩尔-库仑模型(图3),主要参数见表1。

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