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计算机数值模拟实验论文..docx

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研究生课程考核试卷 科目: 计算机数值模拟实验 教师: 姓名: 学号: 专业: 类别: 上课时间: 2016年4月 至2016年5月 t 考生成绩: 卷面成绩 平时成绩 课程综合成绩 阅卷评语: 阅卷教师 (签名) 重庆大学课程论文 基于FLAC3D的矩形隧道开挖设计 PAGE \* MERGEFORMAT PAGE \* MERGEFORMAT 13 基于FLAC3D的矩形隧道开挖分析 1引言 FLAC3D是一个开放的系统,通过其命令驱动模式使得用户可以参与从网格模型的建立、边界条件的设置、参数的调试到计算结果的输出等几乎全部求解过程。本文拟从矩形隧道的开挖模拟全过程来更好地熟悉和掌握FLAC3D的使用。隧道工程的开挖,会使开挖区周围岩土体的应力重新进行分布,开挖区的应力释放及变形也对边坡的稳定性造成影响,因此隧道开挖具有一定实际意义。 1.1 问题描述 本文讨论“矩形断面隧道施工设计”,矩形断面宽5m,高4m,考虑隧道不同埋深,不同水平应力对隧道围岩稳定性影响。模型采用各项同性岩体,Mohr-Coulomb强度准则,岩体力学参数参考相关文献自己选取。 注:考虑埋深与水平应力不少于三种情况。 表1.1为本文在编程中选取的力学参数。 表1.1 岩层物理力学参数 岩性 ρ/kg·m-3 K/Pa c/MPa φ/(o) Rm/MPa G/Pa 泥岩 2530 5e9 0.8 28.61 0.1 1e9 2 建模过程 2.1模型建立 由于矩形模型具有对称性,可以采用1/4模型进行分析。首先建立坐标系,坐标系的远点O设置在模型对称轴的点,水平向右为x方向,竖直向上为z方向,垂直于分析平面的方向为y方向。 根据设计要求,建模使用平行六面体隧道外围渐变放射网格单元,如下图2.1,建立网格单元后利用镜像生成完整网格。 图 2.1 平行六面体隧道外围渐变放射网格单元 网格建立的命令如下: new ;======建立模型======== generate zone radtunnel p0 0 0 0 p1 25 0 0 p2 0 10 0 p3 0 0 20 dimension 2.5 2 2.5 2 size 5 20 5 25 gr 围岩 fill gr 巷道 gen zone ref gen zone ref dip 90 gen zone ref dip 90 dd 90 ;;;;;;镜像生成网格 plot add surface yellow sav model.sav 2.2 初始应力计算 网格建立后,将网格赋值为Mohr模型,对边界条件和力学参数进行设定。本设计中设定的力学参数如表1.1中所示,对x两侧、y两侧、z底面的边界进行速度约束。 new restore model.sav ;=========设置强度准则======= model mohr prop bulk=5e9 shear=1e9 coh 8e5 fri 28.61 ten 1e5 initial density 2.53e3 ;=========初始边界条件=========== fix x range x -24.9 -25.1 fix x range x 24.9 25.1 fix y range y -10.1 -9.9 fix y range y 9.9 10.1 fix z range z -19.9 -20.1 set gravity 0 0 -9.81 apply szz -5.02e6 range z 19.9 20.1 ini szz -5.02e6 ini sxx -1e6 ini syy -1e6 pl bl st set mech ratio 1e-4 solve save stress_initial.sav 由于要考虑不同埋深和不同水平应力的影响,本文中选取埋深分别为200m、400m、600m,垂直应力和水平应力的取值如表2.1所示。 表2.1 垂直应力和水平应力取值 编号 Szz(Pa) sxx(Pa) syy(Pa) 1# -5.02e6 -1e5 -1e5 2# -5.02e6 -1e6 -1e6 3# -5.02e6 -1e7 -1e7 4# -10.04e6 -

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