中南大学隧道专业隧道工程中的有限元数值模拟.ppt

2024/5/21 周二可编辑14 宁棋软基连拱隧道有限元模拟4.1 工程概况2024/5/21 周二可编辑24 宁棋软基连拱隧道有限元模拟4.2 主要问题（1）软基处理是否有效？（2）滑坡处治是否有效？（3）浅埋偏压如何施工才安全？2024/5/21 周二可编辑34 宁棋软基连拱隧道有限元模拟4.3 有限元模拟方案（1）计算模型（2）模拟工况 1）对边坡和基底不处治，先开挖埋深较大侧；2）对边坡和基底不处治，先开挖埋深较小侧；3）对边坡和基底进行处治，先开挖埋深较大侧。（3）模拟软件ANSYS（4）主要分析指标 塑性区；地表位移；结构应力；中隔墙顶部位移；2024/5/21 周二可编辑44 宁棋软基连拱隧道有限元模拟4.4 不采取处治措施（1）塑性区发展；（2）围岩位移发展；（3）地表位移；2024/5/21 周二可编辑54 宁棋软基连拱隧道有限元模拟4.4 不采取处治措施（1）塑性区发展；（2）围岩位移发展；（3）地表位移；（4）结构应力；（5）中隔墙位移2024/5/21 周二可编辑64 宁棋软基连拱隧道有限元模拟4.4 不采取处治措施分析结论1）天然状态下，回水河4号隧道广元端所处坡积体是稳定的，具有一定安全系数，不容易形成滑坡。2）在坡积体中修建隧道，会切割坡积体，隧道左侧（下方）的坡体基本受隧道影响，隧道右侧（上方）坡体受隧道施工影响明显。如不采取任何处理措施，坡积体围岩发生破坏的几种模式为（按发生可能性由高到底）：由于围岩强度过低，中导洞底部形成贯通至开挖临空面的塑性区，导致中隔墙的沉降、倾斜甚至垮塌；由于隧道切割坡脚，导致坡积体上侧堆积层与强风化层界面滑移，塑性区延伸至坡顶，出现坡体滑向隧道净空（不是向坡脚推移）；由于隧道与右侧坡体间塑性区的扩展延伸，以及隧道支护结构强度不足，造成右洞洞顶上方形成漏斗型垮塌。2024/5/21 周二可编辑74 宁棋软基连拱隧道有限元模拟4.5 先行洞方案选择（1）塑性区发展对比分析；（2）地表位移分析；2024/5/21 周二可编辑84 宁棋软基连拱隧道有限元模拟4.5 先行洞方案选择（3）中隔墙顶部位移分析；（4）结构应力分析2024/5/21 周二可编辑94 宁棋软基连拱隧道有限元模拟4.5 先行洞方案选择结论 通过上述对比分析，可以看出采用右洞先行方案在以下方面有较明显优势：围岩塑性破坏模式及危险性、对上覆围岩的影响程度及引起的地表位移、对中导洞竖向位移的控制及中隔墙裂缝的预防。而对于建成后支护衬砌结构的应力分布及量值，二者差别不大。据此，建议采用右洞先行方案进行施工，并按照竖直模拟分析所提出的建议进行围岩加固处理。2024/5/21 周二可编辑104宁棋软基连拱隧道有限元模拟4.6 综合处治方案分析 2024/5/21 周二可编辑114宁棋软基连拱隧道有限元模拟4.7 震后破坏实景