隧道开挖三维有限元数值模拟分析

围岩及支护结构的位移、应力分布变化规律是隧道开挖是否安全的评价标准。针对隧道开挖计算的复杂性,采用有限元对其建立三维数值模拟。利用ANSYS对隧道开挖过程进行模拟,得到支护结构的位移、应力分布变化规律。数值计算结果表明,竖向最大位移发生在拱顶处,而支护最大压应力出现在拱腰。     

砂卵石地层深基坑开挖数值模拟研究

为研究砂卵石地层深基坑开挖过程中基坑土体及支护结构的受力变形特性,运用MIDAS GTS NX软件建立有限元模型,选用修正摩尔库伦屈服准则,基于基坑开挖及支护施作过程开展数值模拟分析,获得基坑土体的位移、应力分布特征及支护结构内力特性.结果表明:随着分层开挖深度的增加,坑底隆起不断增加,灌注桩身水平位移最大值点下移,右侧桩水平位移最大值较左侧桩大;土层的塑性状态区主要分布于基坑两侧及坑底局部范围,呈左右对称分布现象,从地表呈滑弧至基坑底部;支护结构设计时,立柱埋入坑底段应配置抗拉构件,第一道内支撑两端及其跨中处弯矩达到最大,应重点配置抗弯构件.     

狭长深基坑支护结构设计的有限元分析

以南京某地铁车站深基坑工程为研究对象,介绍该工程场区的地质条件,支护形式及施工工序;分析该基坑在开挖过程中围护结构的位移、支撑轴力及基坑周围土体地表沉降的变化,通过有限元软件Plaxis对基坑开挖进行数值模拟,并将计算结果与实测结果进行比较分析,二者结果基本吻合,并且通过进一步研究得到了支护结构抗弯刚度EI、坑边超载及开挖对基坑变形规律的影响结果。增加支护结构的抗弯刚度能一定程度减小地连墙的水平位移,随着坑边超载P的不断增大墙顶水平位移不断加大,当P=50 k Pa时,围护结构墙顶范围内发生明显屈服。而随着开挖深度的不断增大,超载对地连墙水平位移的影响系数不断减小。基坑开挖时。地下连续墙最大侧移位置大致位于开挖面附近,且随着开挖深度的增大而逐渐下移。当土体开挖至坑底且未施工底板和垫层时,此时基坑处于最危险状态。     

深基坑开挖与锚杆支护FLAC3D数值模拟分析

运用FLAC3D软件对某市影视城及商办综合楼深基坑进行了开挖与支护的模拟.计算中采用摩尔-库伦弹塑性模型.通过计算得出深基坑的竖直位移、土体水平位移、锚杆的内力、土体应力应变分布,并与实测值进行了比较,最后采用强度折减法对基坑开挖和支护的稳定性进行了评价.可为工程设计与施工提供参考.     

砖砌倒挂井井壁稳定性的数值模拟分析

为了保证倒挂井施工过程中的安全性,以某一市政工程用工作井为背景,基于砖砌倒挂井壁的支护形式,通过abaqus有限元软件建立三维模型对真实的井壁施工过程进行数值模拟,研究了开挖过程井周土体与井壁应力、位移发展趋势和塑性区分布特点以及井壁特殊监测点处的位移变化规律。结果表明:倒挂井开挖初期,土体应力向井底转移,地表土体产生较大的水平移动,开挖层土体竖向变形明显,伴随开挖深度增大以及井壁的砌筑,土体竖向变形现象愈加明显,开挖结束后土体竖向位移量最大;砌筑井壁上的最大应力、应变值都出现在井壁最底层,最大水平位移位于最后一层井壁处,最大竖向位移则出现在首层井壁的顶端;由于土体荷载应力释放,倒挂井开挖砌筑完毕后,坑底土体达最大回弹隆起值为13.3 mm。可见,倒挂井开挖过程及开挖结束后,井周土体及井壁应力和变形很小,砖砌井壁能保持较好稳定性。     

基于模型试验的板桩墙支护变形机理分析

在准二维平面应变条件下,运用所研制的深基坑开挖室内试验模型,通过模拟板桩墙支护深基坑在无支撑悬臂式支护、单支撑和双支撑支护等3种支护形式下的开挖,测量出深基坑支护结构的位移、土体表面的沉降及土体位移场的变化,探讨了板桩墙的插入比λ、有无横向支撑及支撑的位置对基坑开挖变形的影响规律,为基坑变形机理的研究及预测提供依据.     

浅埋暗挖隧道对地表沉降及邻近桥梁影响模拟分析

以深圳龙岗大道浅埋暗挖隧道下穿地铁3号线既有桥梁工程为背景，针对浅埋暗挖隧道对地表沉降及周围桥梁影响的有限元数值模拟参数影响分析开展研究。发现土体采用摩尔库伦本构计算结果相比于修正摩尔库伦本构，位移结果偏大，不同本构的位移结果差异与土体E_ur和E₅₀的比值k有关；管棚及注浆的等代加固圈对地表沉降和墩顶位移有一定影响，加固区参数中，E₅₀对位移影响的敏感性最高，其次为粘聚力c,最后为内摩擦角；对于大断面的浅埋暗挖隧道，应力释放系数对位移有较大影响。墩顶水平位移以及地表沉降最大值绝对值，均随地层应力释放系数降低而增大，且基本符合线性关系。     

公路隧道初期支护结构与围岩特性分析

以湖北某高速公路隧道为工程背景,针对IV级围岩,利用有限元程序,通过数值模拟的方式,分析了采用台阶开挖和环形开挖时初期支护结构的变形和应力特征,结果表明:采用环形法所产生的应力和位移总体较台阶法小,从安全的角度考虑,环形开挖较好.此外,在初期支护后,应该对隧道的局部位置进行加强处理,以免出现初期支护的局部破损、降低其整体性.     

浅基坑开挖对既有车站的安全影响分析

针对基坑开挖引起土体自重应力卸载,进而导致周边土体应力结构发生变化,使既有车站结构受力发生变化,从而改变既有车站安全性问题,采用midas GTS数值模拟和现场监测的研究方法,建立浅基坑和既有车站二维有限元计算模型,并结合现场对边坡竖向位移、水平位移、地表沉降、既有地铁结构水平位移、竖向位移的监测数据,分析现场安全控制情况。结果表明：在浅基坑分三层开挖,并及时控制边坡稳定的前提下,既有车站竖向位移为4.01 mm,水平位移为0.335 mm,均小于地铁安全控制标准20 mm,确认既有地铁结构安全可控。     

基坑开挖对盾构隧道影响的三维数值分析

当开挖基坑位于隧道附近，由于基坑开挖导致影响范围内的土体应力释放，打破了土体原有的应力平衡，致使基坑底部隆起，进而使基坑开挖范围内的土体发生位移，从而带动周围隧道产生移动。以武汉地铁7号线北延工程天阳路站至腾龙大道站区间风井基坑为例，采用三维有限元数值模拟的方法，模拟了基坑开挖引起的盾构隧道变形和内力的变化，分析得出了采取分段分区施工方案能够明显改善基坑开挖引起的盾构管片的水平、竖向位移以及内力变化，结合现场实际穿越过程中的监测数据，与数值模拟结果基本一致，说明施工方案合理可行。     

某高速公路路堑边坡开挖的数值模拟分析

简要地介绍了有限元方法及plaxis软件的方法原理。利用土工试验得到的岩土物理力学参数结合工程实践经验对某高速某段路堑边坡作了有限元数值模拟,该模拟较真实地反映了实际边坡的工程状况。通过对无支护开挖和支护开挖两种工况下的开挖过程模拟,分析该边坡的位移、应力及应变情况,提高对边坡的破坏过程的认识和边坡开挖方式对边坡稳定性的影响。     

相邻双基坑同步开挖相互影响

以福州君临盛世茶亭基坑和世茂国际中心基坑为研究对象,建立相邻基坑开挖的二维模型,土体应力应变本构关系采用HS本构模型模拟,详细研究相邻双基坑同步开挖情况下的土体位移、支护结构位移和内力响应。考虑不同间距对相邻基坑开挖性状的影响,得到相邻基坑开挖的影响范围。研究表明,相邻基坑开挖对远端围护结构和坑底隆起影响很小,基坑间距对围护结构变形影响大于基底隆起。     

轨道结构路桥过渡段静力分析

将轨道结构简化为弹性支承交叉地基梁系，建立了有碴轨道结构路桥过渡段的空间计算模型，采用ANSYS有限元分析软件对过渡段结构进行了静力分析，并对不同的竖向支承刚度比时过渡段钢轨及轨枕的应力及位移进行了讨论。     

基于有限元法对基坑支护的设计研究

根据基坑设计理论,对预开挖的某基坑支护工程,结合当地施工经验,利用理正软件提出了设计方案,继而利用MIDAS/GTS有限元软件,对基坑设计支护结构进行了二维数值模拟,分析其变形、位移及稳定性等,计算得到其安全系数。     

圆形超深基坑开挖变形数值分析研究

以某大型锚碇圆形深基坑工程为分析样本,建立有限元模型模拟分析基坑开挖的整个过程。得出深基坑开挖和支护过程中圆形地连墙、中隔墙、内衬以及周边土体变形、应力变化规律,对指导工程施工提供科学依据。     

考虑地层空间变异性的综合管廊开挖变形预测研究

为了揭示地层空间变异性对管廊开挖稳定性的影响,结合宿迁综合管廊实际工程,通过对主要软土层厚度的统计分析,采用截断式正态分布拟合地层底标高的随机分布规律,结合三维随机有限元数值模拟技术,构建了能考虑地层厚度空间随机分布的基坑开挖稳定性可靠度预测方法,研究结论显示：考虑地层厚度随机分布时,支护墙最大等效应力为3.006 3～4.285 7 MPa,概率密度分布函数呈双峰状;若以支护墙最大等效应力作为控制指标,可靠度为1.0、0.9、0.8时,分布对应的最大等效应力分别为4.266 1、4.088 7、3.946 8 MPa,对应的最大水平位移分别为10.300 0、9.670 8、9.312 1 mm;采用地层平均厚度计算的管廊开挖后,支护结构最大等效应力3.33 MPa,最大水平位移8 mm,可靠度并不高,具有一定风险;可见软土层的不均匀分布对支护结构的内力有一定影响,采用可靠度的设计方法更科学。     

润扬长江公路大桥北锚碇三维有限元分析（一）

本文针对初步设计阶段润扬大桥南汊悬索桥北锚结构,分别就考虑和不考虑基础周围土体的作用,对在各个工况下锚体-基础-土体的位移和应力分布进行了三维有限元计算分析,并将有关计算成果进行了整理分析。为锚体和基础的配盘提供依据。     

近距离重叠隧道的二维和三维有限元分析

用ANSYS程序对深圳地铁一期工程3种典型的断面进行了计算，探讨了不同开挖顺序和支护方式的影响．计算结果表明，第2孔隧道开挖对已建的第1孔隧道有较大影响；开挖顺序不同，位移大小及塑性区位置与大小不同，先开挖下洞较为有利；同步支护位移小，能有效控制地表下沉．     

基于位移反演的隧道初期支护可靠度分析

为研究龄期变化和围岩应力释放对隧道初期支护强度和可靠度的影响。采用白阳山非机动车隧道的数据,对其支护可靠度进行计算及对比分析。先考虑实际隧道开挖过程中应力释放和混凝土硬化的影响,根据现场监控量测数据,基于BP神经网络算法进行反演,得到围岩力学参数和开挖过程中隧道监测点的位移量,并将反演计算得到的位移值与现场实测值进行对比验证,并据此对围岩应力变化情况进行分析。再根据衬砌极限抗拉与抗压方程,计算得到隧道开挖过程中隧道初期支护可靠度的变化规律。研究结果表明：衬砌应力增长主要发生在施加完成后的初始阶段,完成施加衬砌2～7 d后可靠度最低,该期间衬砌最有可能遭到破坏,且最小可靠度出现在拱腰位置;如果考虑应力释放及混凝土硬化过程的影响,衬砌可靠度会更低。该分析结果可为隧道安全施工提供借鉴。     

深基坑桩锚支护结构变形的土体参数敏感性分析

为研究土体参数对深基坑桩锚支护结构变形的影响,利用有限元软件建立基坑计算模型,分别针对不同弹性模量、内摩擦角、黏聚力及泊松比对支护桩水平位移的影响进行敏感性分析,研究结果表明:增大土体弹性模量、内摩擦角和黏聚力,基坑支护桩变形量会逐渐变大;增大土体泊松比,基坑支护桩变形会逐渐变小;基坑支护桩水平位移最大水平位移发生在靠近桩中位置。研究结果可为不同土体参数的深基坑桩锚支护结构工程设计提供理论参考。