支護(hù)
關(guān)注創(chuàng)建者：巖土新君 創(chuàng)建時(shí)間：2020-12-21
支護(hù)的視頻教程
隧道開挖-支護(hù)數(shù)字模擬
基于Abaqus的隧道開挖-支護(hù)數(shù)字模擬，共計(jì)七課時(shí)，施工方法為臺(tái)階法，其它施工方法可進(jìn)行類比，內(nèi)容包括隧道開挖、支護(hù)（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(shí)注明姓名+來意，有需要的小伙伴歡迎購買。
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深基坑支護(hù)ABAQUS模擬：一個(gè)視頻解決所有問題
本人在復(fù)雜巖土工程有限元數(shù)值模擬方面有十余年的研究經(jīng)歷，以上視頻系統(tǒng)解決了ABAQUS模擬復(fù)雜深基坑支護(hù)所面臨的諸多問題，如：初始地應(yīng)力平衡、結(jié)構(gòu)-土接觸、雙排支護(hù)樁、圈梁、內(nèi)支撐、開挖土體本構(gòu)模型及參數(shù)選取等。通過視頻的學(xué)習(xí)，相信你一定會(huì)有很大收獲。
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ABAQUS隧洞（道）施工開挖支護(hù)過程模擬
（1）采用收斂約束法，模擬了一種隧洞新型襯砌結(jié)構(gòu)，包括噴層、混凝土襯砌和鋼襯的分期支護(hù)和圍巖荷載的分期釋放過程； （2）其基本過程為：①地應(yīng)力平衡（構(gòu)造應(yīng)力場，包括對平衡結(jié)果的評估）；②開挖并施加100%洞壁節(jié)點(diǎn)反力；③第一次釋放65%圍巖應(yīng)力；④施加混凝土噴層支護(hù)；⑤第二次釋放25%圍巖應(yīng)力作用于噴層；⑥施加鋼襯、混凝土襯砌；⑦第三次釋放10%圍巖應(yīng)力作用于噴層、混凝土襯砌和鋼襯（圍巖應(yīng)力全部釋放
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支護(hù)的實(shí)例教程
接下來介紹一下我們要解決的問題，就是地下硐室或通道結(jié)構(gòu)的錨網(wǎng)噴支護(hù)問題。地下硐室或者通道開挖后引起地層內(nèi)應(yīng)力的重新分布，面臨穩(wěn)定性風(fēng)險(xiǎn)，因此需要及時(shí)支護(hù)，而錨網(wǎng)噴就是常用的方法之一。錨網(wǎng)噴支護(hù)方法自上世紀(jì)60年代以來，已被廣泛采用。錨桿和噴射混凝土與圍巖共同形成一個(gè)承載結(jié)構(gòu)，可有效地限制圍巖變形的自由發(fā)展，調(diào)整圍巖的應(yīng)力分布，防止巖體松散墜落。它既可以用作施工過程中的臨時(shí)支護(hù)，也可以在圍巖穩(wěn)定性較好情況下，代替永久支護(hù)或襯砌。該方法在煤礦巷道、地下硐室和公路隧道中都有廣泛應(yīng)用。錨網(wǎng)噴支護(hù)的實(shí)景照片和某設(shè)計(jì)圖如圖1、2所示。
由于支護(hù)結(jié)構(gòu)數(shù)量多，支護(hù)構(gòu)件間存在復(fù)雜的相互作用，對支護(hù)有效性的分析多借助數(shù)值仿真方法進(jìn)行。目前絕大多數(shù)數(shù)值計(jì)算軟件并沒有直接的相應(yīng)內(nèi)置單元來模擬錨桿，而FLAC3D內(nèi)置了cable單元用于模擬錨桿或錨索支護(hù)結(jié)構(gòu)，同時(shí)其強(qiáng)大的Fish語言允許用戶通過編程實(shí)現(xiàn)大量錨桿的自動(dòng)創(chuàng)建、連接的建立、屬性參數(shù)的設(shè)置等工作，代碼一旦編寫完成只需少量修改即可反復(fù)使用，可以分析不同支護(hù)參數(shù)下的支護(hù)效果以便進(jìn)行參數(shù)優(yōu)化。
本文作者之前在國內(nèi)兩家著名仿真論壇公布了錨網(wǎng)噴支護(hù)的部分代碼，獲得了大量的點(diǎn)擊和關(guān)注，當(dāng)時(shí)公布的代碼已經(jīng)進(jìn)行了簡化，并未公開其中錨桿與噴層混凝土間連接的相關(guān)操作。在本文中，將較詳細(xì)的介紹該結(jié)構(gòu)單元節(jié)點(diǎn)上的連接的自動(dòng)刪除和新建方法，并公開相應(yīng)的核心計(jì)算代碼，該部分內(nèi)容對于在模擬中獲得真實(shí)的支護(hù)效果非常重要。
本文在接下來的第1節(jié)將介紹FLAC3D中結(jié)構(gòu)單元的部分基礎(chǔ)知識(shí)，尤其是單元間連接建立的一般方法，然后介紹在需要建立大量連接時(shí)，如何利用內(nèi)置函數(shù)實(shí)現(xiàn)連接的建立。在第二節(jié)將介紹一個(gè)實(shí)例，在實(shí)例中具體演示連接的自動(dòng)建立。
展開 1 引言
HYRCAN 發(fā)布了Version 1.75.3 (12/01/2021)，據(jù)說修正了支護(hù)單元(support element)內(nèi)存分配的錯(cuò)誤,不過在過去所作的三個(gè)例子中，沒有出現(xiàn)太大的異常，因此具體不清楚修改了哪個(gè)地方。借此機(jī)會(huì)對支護(hù)單元作一個(gè)簡要回顧。HYRCAN目前提供了5種支護(hù)型式：End Anchored, Grouted Tieback, Soil Nail, GeoTextile, Pile。這個(gè)筆記簡要總結(jié)了這5種支護(hù)型式。在HYRCAN里，支護(hù)設(shè)置使用"屬性(Properties)>定義支護(hù)(Define Support)"菜單打開支護(hù)屬性對話框。
在所有的支護(hù)型式中，都要求選擇是用主動(dòng)支護(hù)(Active)還是被動(dòng)支護(hù)(Passive)，一般來說，象土釘和土工合成材料，樁這樣的支護(hù)形式，當(dāng)土壓力作用到支護(hù)構(gòu)件上時(shí)才起作用，原則上應(yīng)該屬于被動(dòng)支護(hù)(Passive)，而錨桿屬于主動(dòng)支護(hù)(Active)，不過，這個(gè)選擇對結(jié)果不會(huì)產(chǎn)生太大影響。
另一個(gè)比較通用的參數(shù)是平面外間距(out-of-plane spacing)。在二維極限平衡方法中，通常使用平面外間距考慮土釘布置的空間影響，這是一種近似的三維考慮。
2 端部錨固(End Anchored)
端部錨固需要輸入抗拉能力(Tensile Capacity)，抗拉能力表示單個(gè)支護(hù)單元最大承受抗拉的能力。這是支護(hù)本身的能力(如鋼的抗拉能力)，與板的能力或粘結(jié)能力無關(guān),單位是力(kN)。在實(shí)踐中，這個(gè)值可在施工前通過拉拔試驗(yàn)來獲得。
展開 下面分別討論這5個(gè)區(qū)域使用的分析方法及其支護(hù)建議。
(A) 應(yīng)變<1。處在這個(gè)區(qū)域的隧道很少有穩(wěn)定性問題，可以使用非常簡單的隧道支護(hù)設(shè)計(jì)方法,例如基于巖體分類RMR或Q方法的隧道支護(hù)建議；隧道施工條件非常簡單，通常使用巖石錨桿和噴射混凝土進(jìn)行支護(hù)。
(B) 應(yīng)變在1 to 2.5。處在這個(gè)區(qū)域的隧道使用收斂限定方法(Convergence Confinement Methods )預(yù)測隧道圍巖的塑性區(qū)，計(jì)算塑性區(qū)的漸進(jìn)發(fā)展與不同支護(hù)類型之間的相互作用；這類隧道有輕微的擠壓問題，通常使用巖石錨桿和噴射混凝土來處理，有時(shí)會(huì)添加輕型的鋼支架或格子梁以增加安全性。
(C) 應(yīng)變在2.5 to 5。處在這個(gè)區(qū)域的隧道使用二維數(shù)值分析，包括模擬結(jié)構(gòu)元和和開挖順序，工作面的穩(wěn)定性通常不是太大問題；此類隧道出現(xiàn)嚴(yán)重的擠壓，開挖后需要快速安裝支護(hù)，并仔細(xì)控制施工質(zhì)量，一般需要在噴射混凝土中嵌入重型鋼支架。
(D) 應(yīng)變在5 to 10。處在這個(gè)區(qū)域的隧道設(shè)計(jì)應(yīng)以工作面的穩(wěn)定性問題為主，應(yīng)該進(jìn)行二維或三維數(shù)值分析，估算工作面加固的影響; 此類隧道會(huì)出現(xiàn)非常嚴(yán)重的擠壓和工作面穩(wěn)定性問題，通常需要在噴射混凝土中嵌入鋼支架對工作面進(jìn)行加固。
(E) 應(yīng)變>10。處在這個(gè)區(qū)域的隧道其工作面嚴(yán)重不穩(wěn)定，圍巖對隧道的擠壓變成一個(gè)極其困難的三維問題，目前還沒有有效的設(shè)計(jì)方法, 大多數(shù)的解決方案都是基于經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)的; 對于這種極端的擠壓問題，通常需要對工作面進(jìn)行支護(hù)，也可能需要使用屈服支護(hù)。
3 應(yīng)用實(shí)例
在地表下60m深的巖體內(nèi)擬開挖一條直徑為12m的隧道。巖體屬性由Hoek-Brown準(zhǔn)則來定義：原巖強(qiáng)度σci=7 MPa，常數(shù)mi=10，GSI=15。巖體彈性模量E=353MPa, 泊松比v=0.3。
展開 不過，在一些邊坡穩(wěn)定性分析軟件中，例如Slide和PLE，為了與其它支護(hù)類型相區(qū)別，有一種支護(hù)類型使用的是micro pile或micro-pile，在這些特定的計(jì)算環(huán)境中，它指的不是地基工程中的微型樁，而是指邊坡工程中的抗滑樁Anti-Slide Pile。
3 支護(hù)機(jī)理
抗滑樁的支護(hù)機(jī)理與其他類型的支護(hù)機(jī)理不同，力的作用垂直于支護(hù)方向，而不是平行于支護(hù)方向。如同其他支護(hù)類型一樣，滑動(dòng)面必須與樁相交，這樣支護(hù)才會(huì)對滑動(dòng)面的安全系數(shù)產(chǎn)生影響。無論樁的方向如何，樁的破壞模式不考慮拉伸或拔出，唯一的破壞模式是穿過樁的橫向剪切力(Shear)，如下圖所示。
邊坡每單位寬度施加的載荷F等于樁的剪切強(qiáng)度除以平面外的間距。樁的抗剪強(qiáng)度(Pile Shear Strength)，是指導(dǎo)致穿過樁的剪切破壞所需的剪切力, 是以力的形式(kN)輸入的。這個(gè)值是根據(jù)樁的橫截面尺寸和橫截面單位面積的抗剪強(qiáng)度計(jì)算出來的樁的總抗剪能力。如同土釘?shù)哪M一樣，施力方式通常選擇"被動(dòng)"。當(dāng)滑動(dòng)面與樁相交時(shí)，所施加的力(即樁的抗剪強(qiáng)度)的默認(rèn)方向(Force Direction)與假定的滑動(dòng)面方向一致(Parallel to Surface)。
抗滑樁的破壞模式除了剪切破壞外，還有兩種輔助的破壞理論：Ito & Matsui和EFW。
(1) Ito & Matsui(1975)---塑性變形
破壞模式假定樁被塑性變形的地層包圍，作用在樁上的側(cè)向力通過從樁頂?shù)脚c滑動(dòng)面相交處的積分來計(jì)算。這個(gè)力取決于土的粘聚力和內(nèi)摩擦角，樁的直徑和垂直有效應(yīng)力。因此，對于單一材料，力將隨著深度的增加而增加，然而如果樁與多種材料相交將有所不同，因?yàn)樗Q于材料的特性。
展開 偶然地，樁也用于邊坡支護(hù)中，即所謂的抗滑樁。這個(gè)筆記簡要討論了使用HYRCAN進(jìn)行抗滑樁支護(hù)邊坡的穩(wěn)定性分析。
2 問題陳述
該邊坡的地層如下圖所示，擬使用兩根抗滑樁支護(hù)邊坡。地層劃分為5層，由三種材料組成。
材料的物理力學(xué)參數(shù)如下所示。
3 分析步驟
(1) 在《免費(fèi)邊坡穩(wěn)定分析軟件HYRCAN最新版本Version 1.75.2》中提到，現(xiàn)在我們可以直接導(dǎo)入SLIDE產(chǎn)生的dxf文件，因此首先在SLIDE建立模型的幾何形狀，包括外部邊界，材料邊界和支護(hù)，然后在HYRCAN中導(dǎo)入SLIDE輸出的dxf文件，如下圖所示。
在導(dǎo)入過程中同時(shí)產(chǎn)生腳本語言，其中三個(gè)主要的參數(shù)是extboundary，matboundary，addsupport。
(2) 把上述步驟產(chǎn)生的hjs文件內(nèi)容拷貝到我們已經(jīng)制作好的分析模板中，另存為一個(gè)文件，作為新的導(dǎo)入文件。
(3) 導(dǎo)入該腳本文件，然后定義材料(definemat)包括地層和支護(hù)，指定屬性(assignsoilmat)，這些步驟與之前的例子仙童，在此不再贅述。
(4) 可以直接計(jì)算，也可以導(dǎo)出腳本，進(jìn)行微調(diào)后再作計(jì)算。
計(jì)算結(jié)果如下:
Min. FOS for Bishop Simplified Method: 1.346
Min. FOS for GLE/M-P Method: 1.315
Min. FOS for Janbu Simplified Method: 1.214
Min. FOS for Spencer Method: 1.315
4 模擬要點(diǎn)
樁/微型樁(Pile/Micro Pile)用來模擬微型樁或樁類型的支護(hù)系統(tǒng)。這種類型的支護(hù)與其他類型的支護(hù)機(jī)理不同，力的作用垂直于支護(hù)方向，而不是平行于支護(hù)方向。
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中國煤炭科工集團(tuán)將帶來其最新研發(fā)的智能掘進(jìn)系統(tǒng)，該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了掘進(jìn)、支護(hù)、運(yùn)輸并行作業(yè)，效率提升超40%。
綠色礦山技術(shù)展區(qū)
展示礦山環(huán)境監(jiān)測設(shè)備、粉塵治理技術(shù)、廢水處理回用系統(tǒng)等環(huán)保創(chuàng)新成果。
其中，一項(xiàng)來自安徽理工大學(xué)的煤礦井下水資源化處理技術(shù)，能夠?qū)⒌V井水處理后達(dá)到飲用水標(biāo)準(zhǔn)，引發(fā)業(yè)界廣泛關(guān)注。
吸能防沖構(gòu)件壓潰變形模擬9個(gè)月前
該構(gòu)件既能在準(zhǔn)靜態(tài)支護(hù)過程中與液壓立柱共同提供工作阻力，又能在沖擊地壓發(fā)生時(shí)快速變形吸收能量，從而保證整個(gè)巷道支護(hù)系統(tǒng)不因沖擊而變形或崩塌。本案例圍繞吸能構(gòu)件壓潰變形展開建模復(fù)現(xiàn)，借助ABAQUS有限元軟件進(jìn)行數(shù)值模擬。本次復(fù)現(xiàn)主要聚焦于建模過程教學(xué)，不涉及參數(shù)優(yōu)化內(nèi)容。
</p><p>本文將介紹一種使用FLAC3D模擬頂板巖層預(yù)裂卸壓效果，主要包含：（1）數(shù)值模型建立、預(yù)制斷裂接觸帶和定義爆破軟化區(qū)；（2）原巖應(yīng)力場平衡；（3）巷道循環(huán)開挖及錨桿支護(hù)；（4）采用雙屈服本構(gòu)模型模擬采空區(qū)；（6）對目標(biāo)巖層實(shí)施斷裂</p><p><br></p><figure style="text-align: center;" class="ql-align-center">
</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(shè)計(jì)和力學(xué)分析的工具，用于模擬隧道在開挖支護(hù)后結(jié)構(gòu)的受力表現(xiàn)，其應(yīng)用場景覆蓋多種土質(zhì)條件和復(fù)雜地質(zhì)工況，支持用戶根據(jù)具體工程需求定義土體和支護(hù)的尺寸、材料屬性
拾振器、頻率讀數(shù)計(jì)、錨桿質(zhì)量檢測儀、錨桿拉拔計(jì)、周邊收斂儀、碳化深度測量裝置、拉線式位移傳感器、北斗衛(wèi)星定位系統(tǒng)GNSS、邊坡表面變形北斗監(jiān)測系統(tǒng)\導(dǎo)輪式固定測斜儀、孔隙水壓計(jì)、拉線式位移計(jì)、溫濕度傳感器、雨量計(jì)、錨索計(jì)等監(jiān)測設(shè)備
3.基坑監(jiān)測展區(qū)：基坑自動(dòng)化監(jiān)測系統(tǒng)：應(yīng)變計(jì)、軸力計(jì)、鋼筋計(jì)、深層水平位移監(jiān)測、加速度計(jì)、智能溫濕度計(jì)、陣列位移計(jì)、地下水位監(jiān)測、孔隙水壓計(jì)、位移監(jiān)測、全自動(dòng)機(jī)器人、支護(hù)樁
三.隧道技術(shù)與裝備展區(qū)；
1.機(jī)械裝備及配套：隧道掘進(jìn)機(jī)械；鑿巖鉆爆機(jī)械；地質(zhì)勘探機(jī)械；起重機(jī)械；挖掘機(jī)械；鏟運(yùn)機(jī)械；裝載機(jī)械；地下裝運(yùn)設(shè)備；樁基礎(chǔ)施工機(jī)械；各種高空作業(yè)車；濕噴臺(tái)車、噴漿機(jī)、注漿機(jī)；路面機(jī)械；井下提升設(shè)備；非 開挖機(jī)械及配件；錨噴支護(hù)設(shè)備；破碎與鑿巖機(jī)械、硬質(zhì)鉆頭釬具；減速機(jī)及變頻控制設(shè)備；隧道襯砌系統(tǒng)；泥水處理設(shè)備；液壓支架及設(shè)備；地下通 風(fēng)設(shè)備；綜合管廊；泵，閥門，管道；通風(fēng)設(shè)備
<p>本帖模擬巖體隧道三維施工過程，模擬邊掘進(jìn)施工邊施做錨桿支護(hù)，分析地面沉降，隧道管片內(nèi)力、位移等，錨桿軸力分布。下附有源程序文件。<span style="color: rgb(25, 25, 25);">成果不易，有償一杯奶茶錢。
基礎(chǔ)處理 BASIC TREATMENT
基礎(chǔ)處理是確保大壩安全穩(wěn)定運(yùn)行的前提條件，基礎(chǔ)處理模塊主要包含壩基開挖設(shè)計(jì)、支護(hù)設(shè)計(jì)、帷幕灌漿設(shè)計(jì)等功能。
二維出圖 2D DRAWING OUTPUT
二維出圖模塊包含自動(dòng)投影、自動(dòng)標(biāo)注、圖紙導(dǎo)出、CAD快速標(biāo)注等功能，基于三維設(shè)計(jì)成果可快速完成二維施工圖紙轉(zhuǎn)化。
ABAQUS分岔隧道連拱段三維開挖支護(hù)模型，模擬巖土體，管片等，考慮地應(yīng)力平衡。（含CAE，inp，odb結(jié)果文件）
而有些邊坡失穩(wěn)事故則為人為的不當(dāng)開發(fā)，例如：2022年1月3日18時(shí)55分許，貴州省畢節(jié)市金海湖新區(qū)歸化街道辦事處香田村在建的畢節(jié)市第一人民醫(yī)院分院培訓(xùn)綜合樓邊坡支護(hù)工程在施工過程中，突然發(fā)生山體滑坡，最終造成14名施工作業(yè)人員死亡、3人受傷。后調(diào)查組通過查看附近氣象站和地震臺(tái)網(wǎng)的數(shù)據(jù)信息，排除了降雨、地下水或地震導(dǎo)致滑坡的可能。
