土壓力作用下的隧道受力ABAQUS建模分析

1. 問題描述

設有一個直徑為6m的隧道，隧道圓心距離地面的距離為25m，設地面為寬度100m，高度50m的矩形，地面土體均勻，

2. 算例重點

①　加載方式的模擬

②　二維模型的建立

③　接觸面的接觸分析

3. 模型建立及求解

(1) 建立部件（part）：

name：tunnel

Modeling space：2D Planar

Type ：Deformable

Base Feature-shape：shell

繪圖：基于（0，5）坐標原點，點擊圓圈繪制，輸入3.2繪出直徑為6.4m的圓，點擊create construction，將圓圈分為六部分。

選擇split，在圓圈邊界上選擇對應的分點，確認。

 

Name：soil

其余同上

繪圖：基于坐標原點，點擊矩形繪制，輸入（-50，-30），（50,30），繪制出土體。

點擊tool中的partion選擇type：face，選擇sketch，在相應位置（0,5）繪制隧道孔，利用offset curve，繪制部件上的分割區，如圖并將點擊確認

 

(2) 設置材料及截面特性

進入propert模塊，點擊創建材料，先命名材料名為tunnel，設置彈性模量E為213e7，泊松比為0.2.

創建材料，命名為soil，設置密度為1750，彈性模量隨溫度變化為

Temp=1 E=3E7 V=0.32

Temp=1 E=1.5E7 V=0.32

摩爾庫倫布模型：摩擦角30  剪脹角0.1

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 保存

(3) 裝配部件（Assembly）

點擊創建整體，選取上面創建的兩種部件tunnel和soil，由于坐標完備，可直接裝備完全。

 

 

(4) 定義分析步

編輯命名分析步：Geostat,選擇geostatic，在增量中改初始和最大增量為0.1，0.1。其余保留默認，確定。

編輯命名分析步：Reducation stiffness,選擇，static，Genral在增量中改初始和最大增量為0.1，0.1，other欄目中選擇matrix storage 選擇Unsymmetric。其余保留默認，確定。

(5) 定義接觸

設置接觸命名為Add shotcrete，分析步在shotcrete，綁定隧道和土體。

設置接觸命名為remove shotcrete，分析步在geostat，綁定隧道和土體。

確認

 

(6) 定義荷載，邊界條件

邊界條件；設置為初始分析步，對土木左右兩側U1方向進行固定，對土體底部進行U2固定。

荷載條件：，選擇geo分析步點擊gravity，選取整體，設置重力大小為-9.81。

(7) 設置初始應力

如下所示

 

圖片 1.png

選擇整個隧道，如下設置

 

(8) 劃分網格

對隧道進行網格劃分

 

對土體進行網格劃分，

對靠近管道位置的土體進行細分

 

網格單元類型

(9) 提交任務

 

4. 結果分析

(1) 位移分析

 

(2) 應力分析

 

 

結論：在土壓力的作用下，隧道收到了土體重力的作用發生了變形，其中隧道下沉，并伴隨壓縮變形。

耗時：20分鐘左右

 

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