隧道開挖
關注創(chuàng)建者：八月攻城獅 創(chuàng)建時間：2019-04-23
隧道開挖的視頻教程
基于abaqus的礦山法/CRD/CD隧道開挖模擬
本課程是基于abaqus軟件6.14版本的礦山法/CRD/CD隧道開挖模擬，通過step by step的方式從隧道開挖原理、過程進行詳細講解。課程視頻未剪輯，還原了從導入dxf文件到結果分析全過程，其中也包含作者建模中出現(xiàn)的一些錯誤以及錯誤的講解，非常適合新手學習。 作者為隧道行業(yè)從業(yè)者，深知隧道開挖的復雜性，本課題還有大量未提及或未涉及的問題，如果錯誤請指出，悉心接受。
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隧道開挖-支護數(shù)字模擬
基于Abaqus的隧道開挖-支護數(shù)字模擬，共計七課時，施工方法為臺階法，其它施工方法可進行類比，內容包括隧道開挖、支護（襯砌、錨桿)、出圖教程，有問題歡迎溝通交流，聯(lián)系方式（QQ：2193705064；Vx：hcl031027），加好時注明姓名+來意，有需要的小伙伴歡迎購買。
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考慮應力釋放的Abaqus隧道開挖模擬
隧道開挖完成后圍巖應力釋放逐漸釋放，圍巖應力釋放是一個隨時間發(fā)展的動態(tài)過程。 本課程基于abaqus6.14軟件，復現(xiàn)了圍巖應力釋放階段（包括管片拼裝前和管片拼裝后）的隧道開挖建模全過程。提供了所有的cad obd inp文件，可供新手學習。
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隧道開挖的實例教程
1.研究背景
隧道開挖可能會造成嚴重的地表沉降，從而導致地面建筑物和人民的財產損失。因此研究隧道的開挖過程對附近建筑物的安全至關重要。同時研究刀盤的推力和扭矩能有效地控制開挖速度，保證隧道的安全施工。
隧道開挖時，土體發(fā)生了顯著的變形，傳統(tǒng)的小變形由于嚴重的網(wǎng)格畸變無法模擬土體的大變形過程，因此采用耦合的歐拉朗格朗日大變形有限元方法（CEL）。
圖1：盾構機實物圖
2.模型幾何參數(shù)
如圖2所示，隧道直徑D = 6 m，埋深（土表面到隧道中心）H = 1.5 D ，刀盤的開孔率0.25，刀盤前進速度v = 0.05 m/s，刀盤轉速w = 0.2 rad/s。安裝后的初始模型如圖3所示。
圖2：刀盤、襯砌和土體的模型
圖3：安裝后的初始模型
3.材料參數(shù)
有限元模型如圖4所示，其中材料參數(shù)如下：
（1）土體采用摩爾庫倫彈塑性材料，黏聚力5 kPa，摩擦角25°，彈性模量100 Mpa，泊松比0.3，密度1600 kg/m3；
（2）刀盤采用彈性材料，彈性模量200 Gpa，泊松比0.3；
（3）襯砌采用彈性材料，彈性模量2.3 Gpa，泊松比0.15。
圖4：隧道開挖的有限元模型
4.結果分析
（1）土體變形
不同時刻t，不同開挖距離L時，土體的變形如圖5。土體發(fā)生了嚴重的變形，從刀盤的開口處流入圓形的襯砌。CEL方法能有效地模擬開挖過程中土體的大變形。
圖5：隧道開挖的過程和土體的變形
（2）刀盤推力和扭矩
開挖過程中刀盤的推力和扭矩隨開挖時間如圖6和7所示。
展開 1、引言
早期的隧道開挖模擬常假設為二維平面應變問題，為了反映隧道開挖面引起的應力松弛，學者們提出了不同的處理方式，如convergence-confinement method（或Stress relief method）（圖1），progressive softening method（圖2）, gap method（圖3）等。這些方法沒有完整體現(xiàn)開挖的三維效應。
圖1
圖2
圖3
隧道開挖的三維模擬一般通過“step-by-step”的形式實現(xiàn)，即首先無支撐下開挖一段土體（單元移除），然后在相應位置設置襯砌管片，然后進行下一步開挖。近年來也有學者嘗試完整模擬真實的開挖過程，如開挖機具（盾構）推進、灌漿等https://doi.org/10.1002/nag.395)。本系列首先介紹step-by-step分步三維開挖模擬方法。
2、算例要點
（1）考慮彈性模量隨深度變化（Gibson地基）：利用材料參數(shù)的溫度相關性。
（2）利用蒙皮（skin）模擬襯砌。
（3）利用單元生死模擬隧道施工。
3、算例概況
該算例改編于Franzius J N. Behaviour of buildings due to tunnel inducedsubsidence[D]. Department of Civil and Enviromental Engineering. ImperialCollege of Science, Technology and Medicine. London, SW7 2BU, 2003.利用對稱性，模型如圖4所示，在地面以下30.5m開挖一個直徑4.75m的隧道，開挖沿x負向進行。
展開 該案例為多層土體的雙線盾構隧道開挖，考慮了掌子面推進力和注漿壓力，模型為完整模型，不存在跑不通，有ODB結果，購買后支持售后講解，包括如何實現(xiàn)注漿硬化階段，地應力平衡的意義等。
附件包含雙線盾構隧道開挖的數(shù)值模擬模型以及運算結果ODB，購買后可聯(lián)系博主進行答疑。
該模型為博主自己手搓，杜絕不明不白的教程，模型上傳的目的是為了幫助大家，避免收到各類低質教程的迫害從而浪費時間。
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。
鏈接：https://pan.baidu.com/s/1fJtEUgBLBWcgbX9SJp9M5w
提取碼：kydd
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變形（相應節(jié)點跑到了襯砌內部），激活襯砌及接觸對后，ABAQUS會認為接觸對兩側有overclosure，會在激活步中進行調整，使得隧道和土體產生向上的變形，與實際情況不符。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)點位置與開挖后土體變形相協(xié)調。這里給出一個簡單的思路：在襯砌位置處設置兩套共節(jié)點的重疊單元，單元集1采用較小的模量，在分析中一直保留；單元集2為真實的襯砌單元，在開挖后激活。
展開 LS-DYNA臨近隧道爆破開挖模擬建模分析
作者：turtle（在讀碩士）
擅長：hypermesh/dyna
開挖隧道初襯和既有隧道襯砌震速云圖：
開挖隧道初襯和既有隧道襯砌應力云圖：
數(shù)值模型的建立
臨近隧道爆破開挖模擬分析，采用流固偶合方法。巖石襯砌為solid單元，空氣炸藥為solid_ALE單元。炸藥和空氣采用ALE算法，并實現(xiàn)流固耦合的動態(tài)分析。巖石和襯砌共節(jié)點連接，空氣和炸藥共節(jié)點連接，空氣炸藥與巖石襯砌做流固偶合。采用cm-g-us單位制，爆破時間為0.2S。
幾何模型及網(wǎng)格劃分：
2.結果分析
2.1 開挖隧道初襯某測點震速時程曲線
2.2 不同時刻襯砌應力云圖
下載地址：LS-DYNA自定義本構子程序基本流程
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水平原始應力：由于地殼構造或側向約束產生，常按側壓力系數(shù)K0估算：
孔隙水壓力：若地下有水，按靜水壓力公式：
在進行開挖、隧道、基坑、地下結構分析前，需要先建立合理的初始地應力場，原因有三：
參考資料：
1、頂管隧道開挖案例模型文件；
該案例為多層土體的雙線盾構隧道開挖，考慮了掌子面推進力和注漿壓力，模型為完整模型，不存在跑不通，有ODB結果，購買后支持售后講解，包括如何實現(xiàn)注漿硬化階段，地應力平衡的意義等。
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</span></p><p><br></p><p><span style="color: rgb(25, 27, 31); background-color: rgb(255, 255, 255);">隧道初支二襯受力分析仿真APP是一款面向工程設計和力學分析的工具，用于模擬隧道在開挖支護后結構的受力表現(xiàn)，其應用場景覆蓋多種土質條件和復雜地質工況，支持用戶根據(jù)具體工程需求定義土體和支護的尺寸、材料屬性
ABAQUS分岔隧道連拱段三維開挖支護模型，模擬巖土體，管片等，考慮地應力平衡。（含CAE，inp，odb結果文件）
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使用abaqus模擬隧道分階段開挖，土體開挖一層襯砌激活一層，土體本構采用修正劍橋本構，模型部分設置和結果見圖片
本人可做邊坡開挖隧道開挖及破壞過程中能量變化有意可以評論私聊。
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