隧道施工数值模拟应力约束有哪些

数值模拟 应力 大小与哪些 参数有关~

对有条件进行实验的材料，尽量采用实验方法，辅以数值模拟检验。而在工
程应用中，很多情况下无法进行实验，如采矿问题等，数值模拟内部程序有相应的计算方法，能模拟较复杂过程。
直观性与求解速度：实验直观性强，数值模拟直观性不如实验方法好，较抽象，但可以
快速得到结果。实验操作复杂。
成本：实验成本高，数值模拟成本低廉，只需在计算机上进行模拟和数据处理。
施加载荷：数值模拟可以任意施加各种方向的载荷，可以施加实验方法达不到的条件。
因此数值模拟方法在监测、设备开发、优化、效果预测方面体现了重要价值。
数据采集：实验只能采集到特定点的的应力应变等数据，不能得到整个材料各点的应力
应变值，而数值模拟方法可以对各个区域、各个测点进行应力分析和位移分析，对实验进行补充。
数据处理：应将实验方法和数值模拟方法结合起来使用，分别对结果进行分析后，充分
考虑两种方法各自的优缺点，互相比较印证，结合理论分析，有针对性地进行数据和结果的修正，才能得到一个比较全面、客观的结论。
结果可靠性：数值模拟方法在模拟分析过程中，往往要对边界条件和材料属性进行简化，
或多或少对分析结果产生影响，而且结构离散化的形式不同，得到的结果和精度也不同，随机性比较大，可信度降低。而在实验中不可避免的客观、主观因素也会产生误差，但是比数值模拟的误差少得多，可靠性更高。
两种方法互相检验：合理的数值模拟方法对实验研究和理论分析具有指导作用，可以弥
补实验工作的不足。实验与数值模拟结果比较，用来判断数值模拟方法的可行性。

　峡口隧道是瓦斯、高地应力隧道，这种隧道的构造应力容易引起对隧道的挤压使之大变形，因此，高地应力隧道施工过程中相关的特殊技术的使用尤为重要。在隧道施工阶段，一方面要注意工程的进度，确保工程如期完工，另一方面必须确保施工过程中隧道大变形地段施工的有效性以及整个隧道施工的安全性。
一、工程基本情况
　　峡口隧道是宜巴高速公路中的一段区域，其左、右线长分别为3163米和3177米，都属于长大隧道类型。该隧道项目位于鄂西山区，地处秦岭山脉山麓，所处区域的地形起伏很大，最大的埋深约有1848米，另外，隧道区域的构造作用使之形成了一系列的断裂和类型相似的褶皱。隧道的地层岩性大多数都是以碳质叶岩、深灰的薄或中厚层状的泥质灰岩和片麻岩等为主，并夹有大量层状的煤线、薄煤层及黑色的薄层碳质型泥岩，可溶性碳酸盐岩（岩溶）现象发育。 围岩的特殊性使使之稳定性和整体性都很差。峡口隧道施工的过程中，穿越的高地应力大变形地段累计约1600多米。此外，工程施工过程中，围岩曾发生坍塌事件，初期的支护侵限也多次发生变形，以及拱顶也严重下沉等问题，这些事件的发生对隧道的施工都有很强的破坏性。针对隧道高地应力的一些特点，本文结合峡口隧道的施工探究，介绍了解决相应问题的技术对策。[本文转自：lunwen.1kejian.com]
二、隧道松软围岩地段大变形的施工分析
　　在宜巴高速公路的峡口隧道段的原设计中，对于隧道高地应力部分的认识和预测都存在有较大的偏差，因此导致在隧道的施工中出现塌方现象，而且拱部的塌腔部分随着开挖的进行，不断地向前延伸。由于隧道拱顶过大的压力，初期的支护已失去作用。针对此情况进行探究，分析后得到高地应力隧道的变形具有以下的特点：第一，高地应力隧道的变形非常严重，变形量可达数十厘米，且收敛增长缓慢，没有稳定的趋势；第二，隧道的大变形不是在其埋深在700米时才发生的，而是在其上覆掩体约200米到300米之间的时候就发生了；第三，施工过程中原设计的支护形势不能满足要求，过大的地应力常常会造成拱部由于被压溃损、严重侵限造成支护严重变形或加剧等问题。左侧的拱腰部分明显的挤压变形，工字钢拱架也屈服并发生变形；第四，在峡口隧道施工中，经过实地测量的数据表明，隧道在埋深仅为300米到500米之间便出现有大的变形现象，而且还是非常严重的变形。当然，借此也可判断出这是高地应力，而不是垂直应力。
　　另外，对于峡口隧道高地应力区域施工的稳定性也进行了相应的分析。分析中必须先选取合适的数值分析模型，以ZK104+898到K104+938段为例，结合该地段的变形破坏的特点，对其进行数值的模拟分析，也便于后续的施工借鉴参考之用。需要注意的是，在对其进行数值的模拟分析时，必须把保证能够正视的反应出实际施工的过程，并在适当的时候有效的进行假定与简化。分析的过程包含有开挖过程荷载释放和支护过程模拟。
1、开挖过程中的荷载释放[本文转自：lunwen.1kejian.com]
　　该模拟中先用有限元得出要开挖面边界处的各结点的荷载，然后把开挖释放的相同的结点力反加到开外边界，并对赋予已经挖去的单元一小值，构成所谓的空单元，此时，开挖过程模拟便结束。需要注意的是，为避免空单元代替开挖单元时出现刚度的矩阵病态，必须赋予已挖去结点零位移，还要在总刚度方程中消去与这些结点相对应的方程。
2、模拟支护的过程
　　由于支护的工程和地下工程开挖都是相互交替和分期进行的，所以在对数值的分析过程中对这种过程的模拟也是必不可少的。必须考虑过整个的施工程序后再对隧道内部的单元进行划分，而且所有浇注与开挖区域的边线必须都是所处单元的边线，绝不能在单元的内部进行。一般情况下，支护的过程模拟都是比较简单的。即在开挖后相应规定分期内，重新赋予所谓支护部分中相应的空单元衬砌材料的参数，然后进行计算。根据结果分析，比较围岩的应力与变形的情况，再对支护和开挖方案进行合理的调整，以便最后确定最优的施工程序。
三、对于施工中出现的问题的处理对策
　　在对峡口隧道的变形的特点及其数值模拟分析后，可初步确定隧道变形的原因，即是由高地应力造成的破坏。通过应力解除法来测定高地应力的具体数值，测量得出，峡口隧道的岩体是位于三向不相等压应力场之中，并分别得出了其最小的主应力、中间主应力和最大主应力的数值。对于这样的情况，分析探究后确定了可采用的技术对策等。
　　1、支护设计参数
　　支护参数的设计，其实也是对支护的过程模拟，在模拟比对中，对其相关数据进行改进和保留，使之能够更好地配合工程的开展。支护参数设计的过程中，必须详细记录各不同支护的信息，以便施工之用。除此之外，必须认真对待该项程序的实施，确保每个数据的误差达到最小，这样，也可尽量避免或减少以后施工过程中不良事故的发生或影响。
　　2、二次衬砌的施工
　　通常情况下，在围岩测量稳定后需要作二次衬砌，然而，软岩高地应力的大变形却是一个非常缓慢的过程。即使所测量的数据非常稳定，但是地应力仍旧是在缓慢不断的向支护施加，故此除了需要加大初期支护的强度、厚度和刚度以外，还需要合理的加大二次衬砌中的厚度和强度等，使用钢筋混凝土的施工策略。另外，根据实际的测量和工程的实际情况等，如果发现地质有异常现象，在需要的情况下必须及时的进行二次衬砌。这样的过程，可确保工程顺利的进行。
　　3、仰拱施工
　　需要注意的是，在高地应力区域，根据其围岩和监控测量的具体情况，及时的施作仰拱和矮边墙，以便尽早形成闭合环。开发仰拱混凝土施工利用了支墩式的栈桥抗干扰的仰拱施工法，实现了仰拱全断面的施作，防止了纵向的施工缝的
生，使仰拱的整体性得到了有效的保证。
　　4、部分针对性措施
　　第一，加强超前支护的措施，尽早对软弱岩体段施行预处理，以保证对开挖后的隧道松动圈的发展的有效控制；第二，利用柔性的支护来吸收围岩有限的变形，然后在施行超常规的刚性支护体系，以抵御另外的挤压变形；第三，初期的支护中，用钢纤维的混凝土代替喷射混凝土，可提高抗剪切能力和结构的强度；第四，对沉降的变形量进行合理的预留，这样可有效吸收残余的变形外力，进而防止初期支护侵限引起的衬砌的厚度不足等问题

M30砂浆配合比： 在施工中碰见了要求用M30的砂浆配合比，而且给出了比例为1：1：0.45不要求用减水剂，水泥现在使用的42.5水泥，用于锚杆填充用的， 给你参考一下！ 咨询了老试验工程师，他给出的大致想法是假设砂浆每立方总质量为2200kg,在用总2200除以2.45得898水泥，砂则为897，水为404。大致是这个意思。不知道大家都还有什么想法一起说出来，共同讨论一下。可以参考一下，配合比一般是1：1-1：2之间比较合理，之前用过1：3.3的砂浆根本不能用，老爆管是水泥砂浆,是直径10cm的孔,灌注用的,锚杆直径是28mm.我现在有个配合比,42.5的水泥:中砂:水=606kg:1m3砂:0.3m3水,我想增加水泥,水也增加一点,不知是否合理? 不是用于梁的压浆M30有水泥砂浆也有水泥净浆两种．两种都比较常见．如桥梁预应力管道注浆就用净浆，隧道砂浆锚杆就用的砂浆注浆的．加砂主要是降低造价和防开裂．为保证强度和流动度可加减水剂有做过，结构部位是锚杆的，大概控制在水泥：砂=1：2左右，砂浆一般很难压进去,设计上一般是水泥:砂=1:1,水灰比为0.45,砂采用特细砂,可加高效减水剂.我们这就是用于锚杆锚索注浆.但实际用净浆,资料做成砂浆就可以了.大家都知道压砂浆是骗人的,因为根本压不进。谁说...

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宝安区18496522007： ansys隧道施工模拟为什么要加等效节点力 - ？
葛命泻痢： 等效节点力是ansys中的弹簧用来模拟地层与隧道衬砌的相互作用的,在荷载结构模型中是必须要考虑的,即时在模拟时进行了很多假设,但最基本的要符合实际---围岩与隧道衬砌之间必然存在相互作用,相互约束,希望采纳!

宝安区18496522007： 在隧洞开挖过程中,如何确定哪些区域是高地应力区段? - ？
葛命泻痢： 具体资料没有相关的专业文献,但有些资料提及了它的特点和处理建议 1、开挖过程中的荷载释放 该模拟中先用有限元得出要开挖面边界处的各结点的荷载,然后把开挖释放的相同的结点力反加到开外边界,并对赋予已经挖去的单元一小值,...

宝安区18496522007： 新奥法施工的方法 - ？
葛命泻痢： 参考资料: 新奥法是奥地利人根据本国多年隧道施工经验总结出的一种施工法.特点是采用光面爆破;以锚喷作一次支护,必要时加钢拱支架;根据围岩地压及变形实测数据,再合理进行二次支护;对软岩强调封底. 新奥法是应用岩体力学理...

宝安区18496522007： 新奥法施工特点 - ？
葛命泻痢： 在...洞和...洞挖施工时采用以“新奥法”为主的施工方法,新奥法作为一种成熟适用的施工方法,与传统的隧洞施工方法的区别在于利用隧洞开挖后围岩应力重分布的时间效应适时施加锚、喷支护并与围岩共同作用,从而利用围岩的自身承载能力,达到围岩稳定的目的. 依据“新奥法”原理,严格按“超前探测、超前支护、短进尺、弱爆破、少扰动、早封闭、强支护、勤量测”的工艺要求进行施工,确保围岩成洞的稳定,杜绝围岩塌方等重大事故造成损失,安全顺利地通过不良地质段.

宝安区18496522007： 隧道三维数值模拟时支护结构采用梁单元和实体单元有何不同 - ？
葛命泻痢： 实体单元计算的详细,运算量大 梁单元计算简单,运算量小 结果差不多 实体单元可以看每个点的应力

宝安区18496522007： 大连理工大学安全工程研究生 - ？
葛命泻痢： 是化工机械系的那个安全工程吗?就业还不错,考研难度跟大工其他专业比较好像不是很大.

宝安区18496522007： 工程中常用的数值模拟方法有哪些 - ？
葛命泻痢： 有限单元法,是一种有效解决数学问题的解题方法.其基础是变分原理和加权余量法,其基本求解思想是把计算域划分为有限个互不重叠的单元,在每个单元内,选择一些合适的节点作为求解函数的插值点,将微分方程中的变量改写成由各变量或其导数的节点值与所选用的插值函数组成的线性表达式 ,借助于变分原理或加权余量法,将微分方程离散求解.采用不同的权函数和插值函数形式,便构成不同的有限元方法.有限元方法最早应用于结构力学,后来随着计算机的发展慢慢用于流体力学的数值模拟.

宝安区18496522007： 为什么地应力平衡不等于重度乘高度 - ？
葛命泻痢： 是内力和外力平衡,显然重力是外力,将提取出的内力施加于数值模拟后再施加重力,初始应力场是内力,初始应力场是正确模拟其施工过程的先决条件.当考虑自重场是产生地应力场的主要因素时,而无初始应变的状态,而地应力平衡其实就是为了使数值模拟获得一个存在初始应力.初始应力的加载必须满足地应力平衡、填充的动态岩土工程问题对于涉及开挖,从而获得较精确的没有受到人为因素干扰情况下的数值模型的初始状态

宝安区18496522007： 隧道在膨胀性岩土中的施工措施有哪些 - ？
葛命泻痢： 隧道在膨胀性岩土中的施工措施有:(1)加强对围岩压力及流变调查和在施工过程中,除认真实施设计 文件所提出的技术要求外,还应对围岩 压力及其流变情况进行充分的调查和量测,分析变化规律.对地下水应探明其 分布范围及规律,了...

宝安区18496522007： 新奥法施工 - ？
葛命泻痢： 新奥法即新奥地利隧道修建方法的简称.原文是New Austria Tunnelling Method简写懔NATM.安与法国称为的收敛——约束法或有些国家所称的动态观测设计施工方法的基本原则相一致.在我国常把新奥法称为“锚喷构筑法”.采用该方法修...