隧道開挖引起土體隆起不一定都是莫爾庫倫模型的錯，接觸面的激活也有影響。

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為了模擬襯砌和周圍土體的接觸，可在襯砌周邊和土體界面上設(shè)置接觸對。按照施工順序，通常在Geostatic分析步移除襯砌單元，然后在第一步開挖中移除土體，在第二步中激活襯砌單元和接觸對。但是由于土體在第一步開挖后向隧道內(nèi)變形（相應(yīng)節(jié)點(diǎn)跑到了襯砌內(nèi)部），激活襯砌及接觸對后，ABAQUS會認(rèn)為接觸對兩側(cè)有overclosure，會在激活步中進(jìn)行調(diào)整，使得隧道和土體產(chǎn)生向上的變形，與實(shí)際情況不符。圖1是一個平面算例開挖后的豎向位移，圖2是激活襯砌及接觸對后的豎向位移。盡管激活步中沒有施加任何荷載，土體還是出現(xiàn)了明顯的上抬變形。

圖1

圖2

要解決這一問題，必須讓激活后的襯砌的節(jié)點(diǎn)位置與開挖后土體變形相協(xié)調(diào)。這里給出一個簡單的思路：在襯砌位置處設(shè)置兩套共節(jié)點(diǎn)的重疊單元，單元集1采用較小的模量，在分析中一直保留；單元集2為真實(shí)的襯砌單元，在開挖后激活。具體操作為：
（1）建模后，在inp文件中找到定義襯砌單元的語句，將其拷貝復(fù)制，并修改單元號（節(jié)點(diǎn)號不變），本例中襯砌采用梁單元模擬，原單元號為1-12，復(fù)制后單元號為10001-10012
*Element, type=B21
 10001,  1,  2
 10002,  2,  3
 10003,  3,  4
 10004,  4,  5
 10005,  5,  6
 10006,  6,  7
 10007,  7,  8
 10008,  8,  9
 10009,  9, 10
10010, 10, 11
10011, 11, 12
10012, 12, 13
*Elset, elset=all2, generate（建立all2的單元集）
  10001,  10012,   1
參考原有梁單元截面屬性定義，建立新的截面屬性
*Beam Section, elset=all2, material=sh-Copy, temperature=GRADIENTS, section=RECT
0.168, 1.
0.,0.,-1.
（2）修改inp語句，在geostatic分析步中移除all2，在襯砌生成步中重新激活
*Step, name=Step-1, nlgeom=NO
*Geostatic
** 
*Model Change, remove
part-2-1.all2
*Step, name=Step-3, nlgeom=NO
*Static
1., 1., 1e-05, 1.
*Model Change, add
part-2-1.all2

圖3和圖4是開挖后和激活襯砌及接觸面后的豎向位移圖，激活襯砌后土體豎向變形沒有變化，符合實(shí)際。

圖3

圖4

關(guān)注點(diǎn)：
（1） 隧道開挖后的土體的上抬變形，有可能是abaqus調(diào)整接觸面上的過盈量造成的。
（2） 建立接觸面時，注意土體內(nèi)部面的方向，否則襯砌和土體之間不會有接觸約束。

來源：ABAQUS在巖土工程中的應(yīng)用

作者：費(fèi)康