FLAC-3D軟件的頂管施工數(shù)值模擬分析方法探討

鐵礦采空區(qū)穩(wěn)定性是影響地表沉陷、塌落的重要指標(biāo),也是上下區(qū)段能夠安全生產(chǎn)的前提。為了研究某鐵礦采空區(qū)在下區(qū)段回采過程中對上區(qū)段的影響,運(yùn)用flac-3d數(shù)值計(jì)算軟件對其進(jìn)行模擬計(jì)算,通過分析采空區(qū)的應(yīng)力場分布情況,得到了上區(qū)段采空區(qū)穩(wěn)定性。

flac3d模擬基礎(chǔ)開挖 在已知基礎(chǔ)中開挖一2m×4m×5m的基坑，進(jìn)行應(yīng)力應(yīng)變分析。 建模及命令語句如下： ;簡單的隧道開挖方法 ;第一步：初始模型的建立 ;建立網(wǎng)格 genzonebricksize688 ;建立矩形的網(wǎng)格區(qū)域，其大小為6×8×8 ;指定材料的性質(zhì) modelmohr ;采用摩爾-庫侖模型 propbulk1e8shear0.3e8 ;模型的材料性質(zhì)：體積模量、剪切模量 propfric35coh1e3tens1e3 ;摩擦角、粘聚力、抗拉強(qiáng)度 ;設(shè)置全局參數(shù) setgrav0,0,-9.81 ;設(shè)置重力加速度，z坐標(biāo)正方向?yàn)檎蕿?9.81 inidens2000 ;初始密度為2000 ;設(shè)置初始邊界情況 fixxrangex-0.10.1 ;在x方向上固定x=0邊界

頂管工藝由于其自身的特點(diǎn),在我國有著廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域,其對周邊環(huán)境的影響一直是工程界關(guān)注的重點(diǎn)之一.本文以某近距平行頂管通道工程為背景,采用三維有限元建模分析了兩條頂管先后頂進(jìn)施工對地層變形的影響規(guī)律,所得結(jié)論可為實(shí)際施工參數(shù)及施工工藝的調(diào)整提供理論指導(dǎo).

對路基在施工過程中的變形特性進(jìn)行數(shù)值模擬分析,研究在不同填土重度和不同填土回彈模量的條件下,路基中心處豎向沉降和路基坡腳處的水平側(cè)向位移隨路基填土高度的變化情況,在滿足規(guī)范要求的條件下,盡可能的選用重度小的填土或提高路堤回彈模量,能夠改善公路沉降變形.

改革開放以來，我國的經(jīng)濟(jì)建設(shè)進(jìn)入了快速發(fā)展的時(shí)期。其中的高速公路建設(shè)也取得了較大的發(fā)展，涌現(xiàn)出來了各種各樣的和傳統(tǒng)高填方不同的路基形式。路基的穩(wěn)定決定了道路的安全，因此，為了防止路基的沉降、避免路面的早期的破壞、橋頭跳車等現(xiàn)象，我們要深入的研究和分析路基沉降的原因，并根據(jù)這些原因針對性的提出解決的辦法。本文采用在邢汾高速的高填方路基斷面實(shí)測的數(shù)據(jù)利用flac-3d軟件進(jìn)行模擬不同因素對高填方路基沉降產(chǎn)生的影響，以期找到路基的沉降規(guī)律，為以后高填方路基的施工提供技術(shù)支持．

針對廈門市環(huán)島路某隧道豎井開挖過程中可能出現(xiàn)的形變和破壞問題,以該路段地質(zhì)勘測資料為背景,利用有限差分軟件flac3d對該隧道豎井開挖過程進(jìn)行了三維數(shù)值模擬分析。分析結(jié)果表明,豎井底部出現(xiàn)的底鼓現(xiàn)象,在開挖至27m時(shí)達(dá)到開挖過程中最大豎直位移量66.2mm;豎井側(cè)壁發(fā)生水平位移的最大值出現(xiàn)在殘積粘土層,達(dá)到8.37mm;開挖過程中塑性區(qū)的范圍在豎直方向延伸至-29m,水平方向擴(kuò)大到-14m~14m;建議在開挖過程中要加強(qiáng)對塑性區(qū)范圍的支護(hù),控制好周邊變形。

礦山邊坡穩(wěn)定性評價(jià)及安全管理對礦山環(huán)境保護(hù)及地質(zhì)災(zāi)害的防治具有重要意義,針對在建礦山對邊坡的穩(wěn)定性進(jìn)行三維數(shù)值模擬,獲得邊坡變形破壞的基本特點(diǎn)及穩(wěn)定性的基本情況,將模擬結(jié)果與現(xiàn)場調(diào)查結(jié)果相比較,模擬結(jié)果與調(diào)查結(jié)果基本一致。

礦山邊坡穩(wěn)定性評價(jià)及安全管理對礦山環(huán)境保護(hù)及地質(zhì)災(zāi)害的防治具有重要意義,針對在建礦山對邊坡的穩(wěn)定性進(jìn)行三維數(shù)值模擬,獲得邊坡變形破壞的基本特點(diǎn)及穩(wěn)定性的基本情況,將模擬結(jié)果與現(xiàn)場調(diào)查結(jié)果相比較,模擬結(jié)果與調(diào)查結(jié)果基本一致.

礦山邊坡穩(wěn)定性評價(jià)及安全管理對礦山環(huán)境保護(hù)及地質(zhì)災(zāi)害的防治具有重要意義,針對在建礦山對邊坡的穩(wěn)定性進(jìn)行三維數(shù)值模擬,獲得邊坡變形破壞的基本特點(diǎn)及穩(wěn)定性的基本情況,將模擬結(jié)果與現(xiàn)場調(diào)查結(jié)果相比較,模擬結(jié)果與調(diào)查結(jié)果基本一致。

頂管施工引起的周圍土體變形會對鄰近的建筑物造成危害,文章分析了頂管施工對周圍土體的擾動機(jī)理,并以合肥地區(qū)某工程實(shí)例為背景,通過建立三維有限元模型,對頂管施工引起的地面沉降及其影響范圍進(jìn)行數(shù)值模擬分析,供該地區(qū)類似的工程參考。

本文通過建立三維有限元模型,對頂管施工引起的地表沉降進(jìn)行了數(shù)值模擬分析。并對管道埋深和管道直徑兩種因素對地表沉降的影響進(jìn)行了探討,得出一些有益結(jié)論,為采取措施減少地表變形提供了借鑒。

頂管施工引起的周圍土體變形會對鄰近的建筑物造成危害,文章分析了頂管施工對周圍土體的擾動機(jī)理,并以合肥地區(qū)某工程實(shí)例為背景,通過建立三維有限元模型,對項(xiàng)管施工引起的地面沉降及其影響范圍進(jìn)行數(shù)值模擬分析,供該地區(qū)類似的工程參考.

頂管施工引起的周圍土體變形會對相鄰建筑物造成危害,文中結(jié)合廣州地區(qū)實(shí)例,通過建立三維有限元力學(xué)模型,對頂管施工引起的地表沉降進(jìn)行數(shù)值模擬分析,理論值與實(shí)測值具有較好的一致性,同時(shí)對地層損失、管道埋深、管道直徑和管體材料各因素對地表沉降的影響進(jìn)行探討,得出一些結(jié)論,可為實(shí)際施工提供參考。

水利樞紐工程中壩與地基的整體穩(wěn)定性是壩址選型、工程布置、工程設(shè)計(jì)與施工及壩基處理等的基礎(chǔ)地質(zhì)資料。本文利用flac3d對該工程復(fù)雜地質(zhì)條件的非溢流壩與地基穩(wěn)定性進(jìn)行了數(shù)值模擬分析,得出了應(yīng)力應(yīng)變的分布規(guī)律,確定了其設(shè)計(jì)的經(jīng)濟(jì)、合理性,flac3d數(shù)值模擬分析可在壩區(qū)的穩(wěn)定性分析中提供科學(xué)依據(jù)。

flac3d模擬基礎(chǔ)開挖 在任意土體中開挖一2m×4m×3m的土方，進(jìn)行應(yīng)力應(yīng)變分析。 建模及命令語句如下： new ;創(chuàng)建幾何模型 generatezonebricksize6,8,8 ;定義材料模型為模爾-庫侖模型 modelmohr ;對于本次模擬的材料，定義土體材料的體積模量、剪切模量、內(nèi)摩擦角、 ;內(nèi)聚力、抗拉強(qiáng)度 propertybulk=1e8shear=0.3e8friction=35 propertycohesion=1e10tension=1e10 ;設(shè)置重力加速度為9.81m/s2,方向?yàn)樨Q直向下 setgravity0,0,-9.81 ;初始化土體的密度 initialdensity=1000 ;對幾何模型5個(gè)界面進(jìn)行固定 fixxrangex-0.10.1 fixxrange

運(yùn)用flac3d巖土軟件對某地鐵一號線深基坑進(jìn)行開挖與支護(hù)的模擬,計(jì)算中采用摩爾-庫倫彈塑性模型.通過計(jì)算得出基坑水平位移、墻后土體水平位移、地表沉降,并與實(shí)測結(jié)果進(jìn)行比較,可為深基坑工程施工與支護(hù)提供參考.

2005年5月,正在施工中的220kv鹽津變電所西南面挖方邊坡,發(fā)生上部覆蓋層順基巖面滑動擠出,設(shè)計(jì)單位迅速采取了在滑坡前緣填土加載抗滑的臨時(shí)應(yīng)急措施,并在滑坡變形趨于穩(wěn)定后采用錨桿抗滑樁進(jìn)行永久性抗滑處理.同年7月,變電所北面填方斜坡向北臨空面發(fā)生滑動,直接威脅到變電所的整體安全和110kv出線終端塔的安全.針對該滑坡,采用了抗滑樁結(jié)合排水溝措施進(jìn)行整治,并進(jìn)行了三維數(shù)值仿真模擬,結(jié)果分析顯示,填方邊坡的抗滑治理措施是安全有效的.

由于巖土體本身的離散性和不均勻性,目前一般的有限元軟件的模擬很難滿足實(shí)際工況要求。文章利用abaqus建立基本模型,導(dǎo)入到有限差分軟件flac~(3d)中,采用m-c模型模擬土體材料的非線性,研究在城市軌道交通施工過程中對土層體及周圍建筑物影響,并進(jìn)行了三維有限差分化分析。計(jì)算結(jié)果表明:隨著軌道施工,周圍土體發(fā)生沉降,從而導(dǎo)致周邊建筑物產(chǎn)生沉降。利用有限差分軟件flac~(3d)數(shù)值模擬的結(jié)果合理可靠,可以為實(shí)際應(yīng)用提供理論依據(jù)。

本次研究采用flac~(3d)分析在考慮附近建筑物荷載條件下地鐵車站基坑開挖土體變形和穩(wěn)定,以及對建筑物可能造成的影響程度。建立了地鐵車站的flac~(3d)計(jì)算模型,建模時(shí)對附近建筑物進(jìn)行了必要的簡化,即以面荷載的方式體現(xiàn)建筑物的力學(xué)作用;在完成建模以后,進(jìn)行了邊界條件設(shè)置和初始平衡計(jì)算,然后采用分步開挖和支護(hù)的方式模擬施工過程,最后得出相應(yīng)的研究成果。

結(jié)合西江引水工程長距離頂管施工,建立了三維模型,分析了頂管穿越砂性土?xí)r砂性土參數(shù)變化對地表擾動的影響規(guī)律,雖無實(shí)測資料驗(yàn)證,但對頂管在砂性土中穿越時(shí),如何減少對地表的擾動提供借鑒。

基于flac~(3d)建立了地鐵明挖車站深基坑分步開挖和支護(hù)的三維數(shù)值模型,模擬計(jì)算得到的圍護(hù)結(jié)構(gòu)和坑外土體的變形規(guī)律符合一般的實(shí)際情況,圍護(hù)結(jié)構(gòu)側(cè)向變形和地表沉降曲線也符合一般規(guī)律。數(shù)值模擬計(jì)算得到的結(jié)果與實(shí)測結(jié)果相吻合,能夠?qū)?shí)際工程進(jìn)行較好的預(yù)測以及指導(dǎo)現(xiàn)場信息化施工。

采用數(shù)值方法模擬了大口徑玻璃鋼夾砂頂管頂進(jìn)施工的動態(tài)全過程,分析了管土接觸面上的大變形相對滑動對分析結(jié)果的影響。通過分析大口徑頂管和周圍土層的應(yīng)力與變形,研究了施工過程中頂管和地基土體的力學(xué)效應(yīng),得到了頂管在施工過程中的應(yīng)力應(yīng)變及其影響范圍的發(fā)展變化規(guī)律,為玻璃鋼夾砂管在頂管工程中的應(yīng)用提供參考。