隧道圍巖開挖的案例
基于FLAC3D的雙孔隧道圍巖穩定性數值模擬分析
摘 要：針對雙孔隧道在施工過程中產生的復雜應力場與位移場，通過有限差分軟件FLAC3D數值模擬，采用Drucker-Prager準則作為巖土體塑性屈服準則，計算得到雙孔隧道開挖及支護后隧道的應力場及位移場分布規律。進而分析得到了雙孔隧道需要支護的關鍵位置及錨桿最小設計長度要求。結果表明：采用噴錨支護能夠有效阻止塑性區的擴大，對提高圍巖承載能力影響顯著。
關鍵詞：FLAC3D;噴錨支護;雙孔隧道;巖土工程;圍巖;
雙孔隧道作為現在主要的公路隧道形式，由于其獨特的構造以及復雜的受力形式，成為了現在隧道建設者研究的重點與難點，尤其當兩個隧道間距較小時，在圍巖上覆荷載與支護反力共同作用下就會形成更加復雜的應力場。
目前隧道穩定類的研究方法主要有解析法和數值模擬兩大類。對于隧道穩定類問題，有大量學者對此點進行了相關研究。趙明華等[1]基于有限元極限分析雙孔隧道的穩定性，得出影響隧道穩定的相關因素。李揚等[2]基于有限元軟件Midas對淺埋雙孔隧道開挖順序進行了相關研究。但是他們都是采用有限元軟件進行了相關研究工作。也有學者采用有限差分軟件[3,4,5,6,7,8]進行了相關研究，但是他們都是研究單孔隧道或者煤礦等，在開挖及支護后圍巖的應力及位移分布。采用有限差分軟件FLAC3D進行雙孔隧道開挖及支護研究的則相對更少。
因此本文采用有限差分軟件FLAC3D對雙孔隧道在開挖和支護兩種工況下，進行了相關的數值模擬，同時分析了開挖后以及采用錨噴支護后隧道塑性區分布特點，縱向應力場、位移場分布規律。
1 圓形隧道理論模型
關于圍巖塑性區發展理論，基于Mohr-Coulomb準則計算的Fenner公式比較經典，但其未考慮中間主應力對于巖石強度的影響。而中間主應力對巖石強度的影響程度為20%～50%[9],顯然不考慮中間主應力對于計算結果是有影響的。
展開 兩條平行巷道開挖后圍巖應力和位移分布的數值模擬
1 引言
礦業交流群內一位工程師問了這么一個問題：在RMR分級為2類的圍巖中，開挖兩條平行巷道，巷道斷面尺寸為4m*4m, 巷道之間的距離為4m, 問放炮會不會把兩條巷道穿透？群內工程師們進行了熱烈的討論，從理論和實踐的角度提出了許多觀點。這個筆記簡要從兩條巷道之間圍巖的應力和變形討論了設置的安全距離。
2 確定巖體參數
由于沒有提供更多的巖體和施工信息，因此作為定性解釋，作了許多假設。首先假定巖體為火成巖之類的(玄武巖，流紋巖，輝長巖等)巖石，巖石的單軸抗壓強度取近似的平均值175MPa [三大類巖石的強度特性(C2)(中英文詞匯對照)]；巖石密度取0.027MN/m^3, 巷道埋深為300m, 因此垂直原巖應力為8MPa, 水平原巖應力假定為垂直原巖應力的一半4MPa[原巖應力(in-situ stresses)的估算]。
假定巖體為各向同性，按RMR為II類來考慮，為了安全起見，取其最小值RMR=60, 使用Hoek(1995)建議的關系式：GSI=RMR-5, 得GSI=55。此外，巖石參數取mi=25，擾動系數按最不利的情況來考慮(爆破質量差) D=0.8, 使用[巖體變形模量的估算---Python實現]中的代碼Hoek-Brown.py估算巖體參數，其結果如下：(1) 內摩擦角=46度；(2) 粘結力=2.53MPa; (3)巖體的單軸抗壓強度=30.36MPa; (4) 巖體的單軸抗拉強度=0.11MPa; (5) 巖體的變形模量=10584.5MPa. 這些參數值作為輸入參數進行了下面的數值模擬。
3 巷道圍巖的應力和變形
為了簡單起見，假定兩條巷道開挖同時完成，并且不考慮分步開挖和材料軟化。我們重點想了解一下巷道之間圍巖的應力分布和變形。
展開 李圍《隧道flac》6.3實例隧道開挖（有文有圖有錯誤修正）
本人將書中的例子完整地做了一遍，李圍《隧道及地下工程FLAC解析方法》第6章中的三個例子完整地做了一遍，受益良多。也發現了書中錯誤太多，對于新手來說正是難上加難。本上傳上自己的學習過程。對書中自己發現的錯誤進行了改正。各過程的模型與計算結果均截圖保存。有文有圖有錯誤修正哦，希望新手會喜歡~~~
首先上傳的是 6.4IV級圍巖施工過程模擬中的例子。是全斷面開挖。這是第6章三個例子中最簡單的，所以我先上傳了這個。
還有上下臺階發與crd法會隨后上傳
李圍《隧道flac》6.3實例隧道開挖（有文有圖有錯誤修正）.rar
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