隧道施工應力釋放法的ABAQUS實現

參數弱化法:
優點:1、便于實現;2、便于控制應力釋放過程;
缺點:1、無法給出明確的應力釋放率;2、無法用在劍橋模型中,因為找不到一個合適的參數進行弱化。
施加節點反力法:
優點:1、能夠明確給出應力釋放率;2、物理意義較為明確;
缺點:實現過程不是很方便
地應力平衡,勉強可以吧:

1.png

待開挖區域彈性模量折減20%:

2.png

3.png
如何添加襯砌以及如何設置追蹤單元我想再單開一貼和大家進行總結探討。上面位移矢量圖隱去了待開挖部分,是為了矢量顯示清晰,實際上這一步待開挖(中心土體)部分實際還是存在的,只不過彈性模量折減過了。從圖中可以看出,這種方法計算出的位移場并不是很符合實際情況。
二、施加節點反力法
這一方法的技術難點在于,如何獲得地應力平衡后隧道周邊土體節點反力。通過搜索和查看manual,基本可以鎖定兩種輸出量:NFORC & RF。其中,RF只能在有邊界約束處輸出,NFORC根據manual我猜測應該是由節點所涉及單元的應力進行外插平均后得到的節點力。
總的思路是,通過對開挖后隧道相鄰土體節點施加非均布節點力,使得此時的模型(土體)保持初始地應力和位移準零狀態,然后施加原節點荷載*(1-應力釋放率),以此來模擬不同的應力釋放率下隧道及土體的力學響應。

模型:

4.png

材料參數:
修正劍橋模型
*Material, name=soil-3
*Clay Plasticity, intercept=1.45
0.11, 1.27, 0., 1., 1., , 1.
*Density
1770.,
*Porous Elastic
0.009, 0.32, 0.


如果你確定有地應力平衡,那么就請你檢查是否是用的直接加重力平衡的吧。多孔介質彈性模型是需要在initial conditions中定義初始地應力的
地應力平衡:

5.png

6.png

平衡效果一般,主要是做實例,只平衡了一次,到了10E-4就沒再管了。
施加洞周邊界約束,同時remove掉待開挖部分

7.png

8.png

9.png

可以看出,這一步進行完后,剩余土體的應力基本沒有發生改變,也就是基本保持了初始地應力,在這種情況下導出節點力再倒入折減后支護力才是正確的??梢钥闯鍪┘佣粗芪灰萍s束后土體位移分布發生了變化,但數量級還是很小,基本沒變,可以忽略。最后一張圖是洞周節點反力云圖,在這種情況下就可以輸出節點反力了。
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