圍巖應(yīng)力的案例
兩條平行巷道開(kāi)挖后圍巖應(yīng)力和位移分布的數(shù)值模擬
1 引言
礦業(yè)交流群內(nèi)一位工程師問(wèn)了這么一個(gè)問(wèn)題：在RMR分級(jí)為2類的圍巖中，開(kāi)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(wèn)放炮會(huì)不會(huì)把兩條巷道穿透？群內(nèi)工程師們進(jìn)行了熱烈的討論，從理論和實(shí)踐的角度提出了許多觀點(diǎn)。這個(gè)筆記簡(jiǎn)要從兩條巷道之間圍巖的應(yīng)力和變形討論了設(shè)置的安全距離。
2 確定巖體參數(shù)
由于沒(méi)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(shè)。首先假定巖體為火成巖之類的(玄武巖，流紋巖，輝長(zhǎng)巖等)巖石，巖石的單軸抗壓強(qiáng)度取近似的平均值175MPa [三大類巖石的強(qiáng)度特性(C2)(中英文詞匯對(duì)照)]；巖石密度取0.027MN/m^3, 巷道埋深為300m, 因此垂直原巖應(yīng)力為8MPa, 水平原巖應(yīng)力假定為垂直原巖應(yīng)力的一半4MPa[原巖應(yīng)力(in-situ stresses)的估算]。
假定巖體為各向同性，按RMR為II類來(lái)考慮，為了安全起見(jiàn)，取其最小值RMR=60, 使用Hoek(1995)建議的關(guān)系式：GSI=RMR-5, 得GSI=55。此外，巖石參數(shù)取mi=25，擾動(dòng)系數(shù)按最不利的情況來(lái)考慮(爆破質(zhì)量差) D=0.8, 使用[巖體變形模量的估算---Python實(shí)現(xiàn)]中的代碼Hoek-Brown.py估算巖體參數(shù)，其結(jié)果如下：(1) 內(nèi)摩擦角=46度；(2) 粘結(jié)力=2.53MPa; (3)巖體的單軸抗壓強(qiáng)度=30.36MPa; (4) 巖體的單軸抗拉強(qiáng)度=0.11MPa; (5) 巖體的變形模量=10584.5MPa. 這些參數(shù)值作為輸入?yún)?shù)進(jìn)行了下面的數(shù)值模擬。
3 巷道圍巖的應(yīng)力和變形
為了簡(jiǎn)單起見(jiàn)，假定兩條巷道開(kāi)挖同時(shí)完成，并且不考慮分步開(kāi)挖和材料軟化。我們重點(diǎn)想了解一下巷道之間圍巖的應(yīng)力分布和變形。
展開(kāi) 圍巖二次應(yīng)力邊界應(yīng)力值與解析解差距大
做圍巖二次應(yīng)力仿真時(shí)，圍巖r=a時(shí)的徑向應(yīng)力解析解為零，為何仿真結(jié)果探測(cè)值巨大？
基于廣義Hoek-Brown應(yīng)變軟化巖體GRC曲線及圍巖位移應(yīng)力塑性區(qū)繪制的matlab源碼包括詳細(xì) ￥15
<p>基于廣義Hoek-Brown應(yīng)變軟化巖體GRC曲線及圍巖位移應(yīng)力塑性區(qū)繪制的matlab源碼，圍巖特征曲線、支護(hù)特征曲線、圍巖塑性區(qū)、位移和應(yīng)力云圖繪制詳細(xì)代碼，看懂后可隨意更改參數(shù)，適應(yīng)于彈脆性、理想彈塑性和應(yīng)變軟化巖體各種彈塑性本構(gòu)模型</p>
ABAQUS雙洞連拱隧道穩(wěn)定性分析
image_process=/format,webp/resize,w_760" data-initial-src="https://img.jishulink.com/upload/202209/8e6874e564e84596887c3dd336910139.gif">
</div><p>通過(guò)三維分段開(kāi)挖的數(shù)值模擬，可以得到圍巖應(yīng)力沿縱深方向的變化規(guī)律：在主洞開(kāi)挖推進(jìn)過(guò)程中，除上下圍巖有較大的應(yīng)力釋放外，其掌子面亦有一定程度的應(yīng)力釋放。隧道推進(jìn)過(guò)程中,隧道前方和后方一定范圍內(nèi)的圍巖應(yīng)力狀態(tài)受開(kāi)挖擾動(dòng)影響而產(chǎn)生一定程度的應(yīng)力集中。左右洞縱向開(kāi)挖對(duì)拱頂部位圍巖的位移隨著工程的開(kāi)挖呈現(xiàn)增大的趨勢(shì)，其最大值位于左右洞的頂拱部位。從三維數(shù)值模擬開(kāi)挖順序的計(jì)算結(jié)果來(lái)看，三維數(shù)值模擬更真實(shí)地體現(xiàn)了實(shí)際工程交錯(cuò)開(kāi)挖對(duì)圍巖前后段的影響:當(dāng)隧道開(kāi)挖到某段時(shí)，在隧道縱深方向，之前開(kāi)挖的30m處以外的圍巖應(yīng)力和位移幾乎不受影響。</p><p>6. 電腦配置</p><p>CPU：i7-11700，RAM：16G，6核12線程并行計(jì)算耗時(shí)：6分25秒</p><p><br></p>
展開(kāi) 
COMSOL井筒井壁模型匯總
1、COMSOL井壁周圍環(huán)向應(yīng)力與徑向應(yīng)力
2021年12月17日927
本案例考察不同地應(yīng)力下井壁周圍環(huán)向應(yīng)力與徑向應(yīng)力分布，同時(shí)考慮孔隙水壓對(duì)圍巖應(yīng)力分布影響。comsol后處理中并不能直接得到環(huán)向應(yīng)力與徑向應(yīng)力，需要通過(guò)x、y方向應(yīng)力轉(zhuǎn)化得到。具體結(jié)果如下，從圖中可以看到不同的水平、垂直地應(yīng)力大小，會(huì)產(chǎn)生不同的應(yīng)力分布。在井壁周圍，徑向應(yīng)力最小，環(huán)向應(yīng)力與von Mises屈服應(yīng)力最大。此案例僅考慮水壓對(duì)應(yīng)力影響，后續(xù)還可以考慮溫度、損傷對(duì)其影響。
2、COMSOL模擬流固耦合井筒周圍應(yīng)力分布
此案列介紹在井筒壁周圍施加徑向荷載(孔壓和地應(yīng)力），分析其徑向應(yīng)力、環(huán)向應(yīng)力以及孔壓變化，附有詳細(xì)的建模說(shuō)明書，有需要的請(qǐng)聯(lián)系我。
3、利用COMSOL進(jìn)行直井井眼圍巖應(yīng)力分析
鉆井過(guò)程中的井壁失穩(wěn)是一個(gè)普遍性難題，特別是在新地區(qū)的勘探井、深井和超深井中，常常由于無(wú)法掌握井下地層的組成與特性,鉆井、鉆井液技術(shù)與地層不匹配，造成井眼嚴(yán)重失穩(wěn)，從而導(dǎo)致卡鉆、劃眼，泥包鉆頭等各種復(fù)雜事故，甚至使油井報(bào)廢。
從巖石力學(xué)的觀點(diǎn)研究鉆井過(guò)程中的井壁穩(wěn)定，利用已測(cè)室內(nèi)試驗(yàn)得到的巖石力學(xué)參數(shù)，在COMSOL有限元數(shù)值模擬軟件基礎(chǔ)上建立井壁模型，揭示鉆井過(guò)程井眼圍巖應(yīng)力分布，為防止井壁失穩(wěn)提供依據(jù)和指導(dǎo)。
物理模型：
由于井眼直徑遠(yuǎn)小于井深,故可把直井井眼模型簡(jiǎn)化為平面應(yīng)變模型。圖1是直井井眼力學(xué)模型,把地層看作線彈性體,在x方向無(wú)限遠(yuǎn)處作用有最大水平地應(yīng)力,在y方向無(wú)限遠(yuǎn)處作用有最小水平地應(yīng)力,在井眼內(nèi)部作用有鉆井液的液柱壓力,地層內(nèi)部作用有地層孔隙壓力。
4、井壁應(yīng)力數(shù)值模擬模型
(1)井斜角和方位角進(jìn)行參數(shù)化計(jì)算。
展開(kāi) COMSOL井壁周圍環(huán)向應(yīng)力與徑向應(yīng)力
本案例考察不同地應(yīng)力下井壁周圍環(huán)向應(yīng)力與徑向應(yīng)力分布，同時(shí)考慮孔隙水壓對(duì)圍巖應(yīng)力分布影響。comsol后處理中并不能直接得到環(huán)向應(yīng)力與徑向應(yīng)力，需要通過(guò)x、y方向應(yīng)力轉(zhuǎn)化得到。具體結(jié)果如下，從圖中可以看到不同的水平、垂直地應(yīng)力大小，會(huì)產(chǎn)生不同的應(yīng)力分布。在井壁周圍，徑向應(yīng)力最小，環(huán)向應(yīng)力與von Mises屈服應(yīng)力最大。此案例僅考慮水壓對(duì)應(yīng)力影響，后續(xù)還可以考慮溫度、損傷對(duì)其影響。
展開(kāi) 隧道斷層突水突泥案例研究 ￥400
隧道開(kāi)挖卸荷后，圍巖應(yīng)力場(chǎng)、位移場(chǎng)以及滲流場(chǎng)等受到顯著影響，斷層巖體內(nèi)部的滲流通道，在地下水的持續(xù)作用下易滲流突變，發(fā)生突水突泥災(zāi)害。考慮流固耦合作用，分析隧道開(kāi)挖進(jìn)入斷層帶過(guò)程中應(yīng)力場(chǎng)、位移場(chǎng)、滲流場(chǎng)的變化，主要從圍巖穩(wěn)定性角度研究隧道斷層突水突泥機(jī)理。
(a)未開(kāi)挖時(shí)孔隙水壓(b)開(kāi)挖10m時(shí)孔隙水壓
孔隙水壓變化
塑性區(qū)域分布
主應(yīng)力分布
城市地下建設(shè)工程環(huán)境巖土及地質(zhì)問(wèn)題分析
在開(kāi)挖基坑過(guò)程中，改變了原土體的應(yīng)力場(chǎng)，必然會(huì)導(dǎo)致周圍地層的移動(dòng)，引起周圍支擋結(jié)構(gòu)的變形破壞、基坑周圍地表沉降、基坑夫穩(wěn)和基底隆起等問(wèn)題。
2．2 地下水環(huán)境變異
地下工程建設(shè)不可避免的會(huì)對(duì)地下水環(huán)境造成一定的影響，一般來(lái)說(shuō)，地鐵、水底交通隧道等大跨度的地下工程對(duì)地下水環(huán)境的影響形式有兩個(gè)方面，一是隧道施工期間產(chǎn)生的影響，一是隧道建成后潛在的影響。
地下工程施工中，為保證開(kāi)挖面的穩(wěn)定，往往需要人工降水，如在地下水較淺的地區(qū)進(jìn)行深基坑開(kāi)挖，用盾構(gòu)法在飽和土體中進(jìn)行隧道施工，都需要進(jìn)行大面積的人工降水，將導(dǎo)致地下水漏斗式下沉，使地下水的動(dòng)力場(chǎng)和化學(xué)場(chǎng)發(fā)生變化，引起地下水中某些物理化學(xué)組分和微生物含量的變化，可能導(dǎo)致地下水的污染逐步加劇。
2．3 洞室圍巖失穩(wěn)
地下工程洞室開(kāi)挖后，地下形成了自由空間，原來(lái)處于積壓狀態(tài)的圍巖，由于解除束縛，而向洞室空間松脹變形。當(dāng)圍巖應(yīng)力超過(guò)了巖土體強(qiáng)度時(shí)，便失穩(wěn)破壞，有的顯著而突然，有的變形和破壞不易劃分。洞室圍巖的變形與破壞，是發(fā)展的連續(xù)過(guò)程。
2．4 地質(zhì)生態(tài)環(huán)境惡化
地下施工往往要挖出大量的巖石和土體堆積于隧道頂部或門口附近，有的可高達(dá)6m、7m，不僅對(duì)周圍環(huán)境有影響，而且若棄土超荷，還可能引起隧道下沉。基坑開(kāi)挖使大量地面裸露，在開(kāi)挖或運(yùn)輸過(guò)程中，如不及時(shí)圍護(hù)和車輛密閉運(yùn)輸，容易造成城市的揚(yáng)塵污染。
3、環(huán)境地質(zhì)效應(yīng)的機(jī)理分析
3.1 基坑開(kāi)挖對(duì)地下水狀態(tài)的改變
基坑開(kāi)挖過(guò)程中，為保證土方開(kāi)挖及基礎(chǔ)施工處于適宜的工作條件下進(jìn)行，大多數(shù)都要采用人工降低地下水，這樣就會(huì)引起基坑內(nèi)外產(chǎn)生地下水滲透，地下水狀態(tài)也隨之改變。
3.2 地下水滲透對(duì)土壓力的影響
基坑開(kāi)挖過(guò)程中，為了保證基底干燥，便于施工，要采用―些降水措施。
展開(kāi) 技術(shù)鄰周報(bào)Q18：結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)/Abauqs/氣固耦合/NVH/巖土/iSolver/超彈模型/CFD/動(dòng)力總成...
5、兩條平行巷道開(kāi)挖后圍巖應(yīng)力和位移分布的數(shù)值模擬
作者：
計(jì)算巖土力學(xué)
鏈接：https://www.yqgqt.org.cn/content/post/1830215
礦業(yè)交流群內(nèi)一位工程師問(wèn)了這么一個(gè)問(wèn)題：在RMR分級(jí)為2類的圍巖中，開(kāi)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(wèn)放炮會(huì)不會(huì)把兩條巷道穿透？群內(nèi)工程師們進(jìn)行了熱烈的討論，從理論和實(shí)踐的角度提出了許多觀點(diǎn)。這個(gè)筆記簡(jiǎn)要從兩條巷道之間圍巖的應(yīng)力和變形討論了設(shè)置的安全距離。
6、卡車氫系統(tǒng)的框架結(jié)構(gòu)有限元分析及優(yōu)化
作者：吳先鋒
鏈接：https://www.yqgqt.org.cn/content/post/1830397
氫燃料系統(tǒng)是中型卡車的動(dòng)力總成，固定于車架上。目前國(guó)內(nèi)對(duì)于一般車型的設(shè)計(jì)及強(qiáng)度校核，還是依靠經(jīng)典的材料力學(xué)、彈性力學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)的經(jīng)驗(yàn)公式。傳統(tǒng)的分析設(shè)計(jì)方法，具有一定的局限性，使得動(dòng)力總成的更新?lián)Q代的速度較慢。因此設(shè)計(jì)中不可避免地造成動(dòng)力總成各部分強(qiáng)度分配不合理現(xiàn)象，使得整個(gè)設(shè)計(jì)成本較高，達(dá)不到優(yōu)化設(shè)計(jì)的目的。隨著有限元技術(shù)的推廣及計(jì)算機(jī)軟硬件的發(fā)展，汽車行業(yè)已將CAE技術(shù)用于汽車整體設(shè)計(jì)與研究，為設(shè)計(jì)人員提供了可靠的計(jì)算工具。
7、非線性有限元分析之超彈模型neo-Hookean
作者：
天佑有限元
鏈接：https://www.yqgqt.org.cn/content/post/1830432
在結(jié)構(gòu)有限元分析中，常會(huì)遇到如橡膠、生物組織等非金屬材料。由于這些材料的力學(xué)性能和金屬材料的力學(xué)性能有著巨大區(qū)別，如大彈性變形，不可壓縮性，粘彈性等等。
展開(kāi) 一個(gè)flac3d隧道數(shù)值計(jì)算前后處理全過(guò)程
16、若需要對(duì)圍巖應(yīng)力場(chǎng)和位移場(chǎng)等進(jìn)行后處理，比如做應(yīng)力場(chǎng)和位移場(chǎng)等值線等，可使用dynamax編寫的“Flac3d2Tecplot.dat”，導(dǎo)出數(shù)據(jù)，在tecplot中進(jìn)行處理。
基于FLAC3D軟件求解隧道襯砌強(qiáng)度安全系數(shù)的方法.rar
fish及實(shí)例.rar
經(jīng)驗(yàn)的空?qǐng)鲈O(shè)計(jì)(Empirical open stope design in Canada)歷史回顧
其中Q′ is 改進(jìn)的Q指標(biāo), 參考如下鏈接:
邊坡工程巖體分類系統(tǒng)Q-slope
Q-System巖石塊體尺寸的估算(RQD/Jn)
A是應(yīng)力系數(shù); B是巖石調(diào)節(jié)系數(shù); C是重力系數(shù).
在原始的Q表達(dá)式中, 令SRF=1, 則得Q′, 如下式所示:
A使用原巖的單軸抗壓強(qiáng)度UCS和平行于空?qǐng)雒娴膲?em>應(yīng)力σ1來(lái)決定, 如下式所示:
B表示空?qǐng)雒婀?jié)理產(chǎn)狀對(duì)穩(wěn)定性的影響. 下面的圖用來(lái)決定B值.
C表示空?qǐng)雒娴膬A斜程度對(duì)穩(wěn)定性的影響. 下式用來(lái)決定C的值:
4 使用條件
Potvin (2001) <Potvin, Y., Hadjigeorgiou, J. (2001) The stability graph method for open stope design. In: Hustrulid, W. A., Bullock, R. L. (eds), Undergound mining methods: engineering fundamentals and international case studies. Society for Mining Metallurgy and Exploration, Inc. SME, Colorado, 513–520.> 指出穩(wěn)定性圖不適用于如下場(chǎng)景: (1) 嚴(yán)重的巖爆條件; (2) 大變形巖體; (3) 有進(jìn)路的采礦方法.
5 參考文獻(xiàn)
[1] Grenon M, & Hadjigeorgiou J. (2003) Open stope stability using 3D joint networks. Rock Mechanics and Rock Engineering. 36(3), 183-208.
展開(kāi) 
Golden Software Surfer(V23.1.162)地圖向?qū)?Map Wizard)---等值線圖
盡管云圖看起來(lái)更好看一些，但有時(shí)等值線圖更能清晰地顯示和表達(dá)數(shù)據(jù)，特別是一些局部數(shù)據(jù)，例如在地下開(kāi)挖圍巖的應(yīng)力集中區(qū)域。等值線圖是三維數(shù)據(jù)的二維表示。前兩個(gè)維度是X和Y坐標(biāo)，第三維(Z)是由X,Y對(duì)應(yīng)的值來(lái)表示的。等值線的相對(duì)間距表示數(shù)據(jù)表面之間的相對(duì)坡度。等值線圖可以由數(shù)據(jù)、圖像或網(wǎng)格文件創(chuàng)建，它也可以與任何其它地圖層進(jìn)行疊加。
地圖向?qū)Э梢詣?chuàng)建12種類型的地圖，在此選擇等值圖(Contour)。對(duì)于XY不規(guī)則的間距，Surfer需要進(jìn)行插值以便形成光滑的表面，理論上來(lái)說(shuō)，間距越小表面越光滑，計(jì)算結(jié)果相對(duì)來(lái)說(shuō)越精確。有13種插值方法可供選擇，根據(jù)以前的使用經(jīng)驗(yàn)，對(duì)于一般的土木工程地形，不同的插值方法對(duì)結(jié)果(開(kāi)挖與回填體積計(jì)算)的影響并不大，最常使用的插值方法是Kriging法。當(dāng)生成等值線圖后，可以改變圖形的各種顯示屬性。
3 地圖工具
使用地圖工具(Map Tools)可以對(duì)上述創(chuàng)建的等值線圖進(jìn)行修改，其中一個(gè)工具是設(shè)置限制(Set Limits), 即前言中提到的局部區(qū)域顯示，我們可以通過(guò)設(shè)置新的范圍來(lái)顯示感興趣的部分(X 3000,Y 7000)。3D View 工具能夠顯示出數(shù)據(jù)的3D模型。另一個(gè)非常有用的功能是Profile，即畫斷面(Cross Section)。
4 結(jié)束語(yǔ)
在土木工程特別是工業(yè)場(chǎng)地設(shè)計(jì)過(guò)程中, 需要計(jì)算場(chǎng)地的開(kāi)挖和回填量。傳統(tǒng)的計(jì)算方法根據(jù)地形圖在AutoCAD中取典型剖面, 然后粗略計(jì)算剖面之間土的體積。對(duì)于地形不太復(fù)雜的場(chǎng)地來(lái)說(shuō), 這個(gè)計(jì)算過(guò)程不是很復(fù)雜, 但對(duì)于地形起伏較大的場(chǎng)地來(lái)說(shuō), 需要切割許多剖面, 計(jì)算量非常大, 而且很顯然計(jì)算結(jié)果不準(zhǔn)確。
展開(kāi) 基于FLAC3D的地下硐室通道錨網(wǎng)噴支護(hù)分析
地應(yīng)力主要包括自重應(yīng)力和構(gòu)造應(yīng)力在巖體上產(chǎn)生的初始應(yīng)力狀態(tài)。結(jié)合淮南地區(qū)深部地應(yīng)力的特點(diǎn)，取豎向應(yīng)力和水平應(yīng)力相等，數(shù)值按巖體自重應(yīng)力換算而來(lái)。初始應(yīng)力如圖10所示。
模擬考慮了具體的施工過(guò)程，即先進(jìn)行圍巖的開(kāi)挖，接下來(lái)進(jìn)行混凝土噴層及網(wǎng)片的施工，再進(jìn)行錨桿的安裝施工。分節(jié)段先前推進(jìn)，每個(gè)節(jié)段的進(jìn)深為2.4m。在FLAC3D中模擬施工開(kāi)挖比較方便，只需要賦予應(yīng)該開(kāi)挖部分的圍巖null模型，該部分圍巖的剛度等材料屬性就被設(shè)置為極小的數(shù)值，相當(dāng)于從模型中被挖去。本次模擬出于演示的目的，共有5個(gè)開(kāi)挖步，每步開(kāi)挖2.4m，直至開(kāi)挖貫通整個(gè)模型的縱向。
開(kāi)挖完每一段巷道巖體后，圍巖的應(yīng)力發(fā)生釋放，圍巖產(chǎn)生變形。之后馬上進(jìn)行錨網(wǎng)噴施工。混凝土噴層厚25mm，錨桿間排距800mm，錨桿長(zhǎng)度2.5m。混凝土噴層采用liner單元模擬，錨桿采用cable單元模擬。一個(gè)開(kāi)挖完畢節(jié)段內(nèi)安裝的噴層和錨桿情況如下圖所示。
圖11 第一節(jié)段開(kāi)挖結(jié)束后錨桿和噴層布置圖
支護(hù)結(jié)構(gòu)安裝完畢后，繼續(xù)進(jìn)行下一個(gè)節(jié)段的開(kāi)挖。開(kāi)挖后進(jìn)行噴層和錨桿的支護(hù)施工。以此類推。圖12為開(kāi)挖完成三個(gè)節(jié)段后的噴層和錨桿布置圖。
圖12 第三個(gè)節(jié)段噴層和錨桿布置圖
重復(fù)以上過(guò)程直至整個(gè)巷道縱深都開(kāi)挖完畢。每一次開(kāi)挖都回引起新的不平衡力，再不斷的迭代計(jì)算過(guò)程中，不平衡力逐漸減小直至比率達(dá)到1×10-5，計(jì)算基本達(dá)到平衡。
在代碼中一個(gè)截面的錨桿的施工被集成到一個(gè)函數(shù)中，該函數(shù)通過(guò)循環(huán)語(yǔ)句實(shí)現(xiàn)了多個(gè)單根錨桿的安裝，而每一根錨桿的安裝都包括原有連接的刪除、新連接的建立、連接屬性的設(shè)置等一些列的操作。因此代碼是高度集成和簡(jiǎn)化的。在后面的每一節(jié)段的開(kāi)挖支護(hù)施工中，只需要指定開(kāi)挖截面的位置，然后調(diào)用開(kāi)挖函數(shù)、錨桿支護(hù)函數(shù)就可以完成相應(yīng)的任務(wù)。
展開(kāi) 基于FLAC3D的地下硐室通道錨網(wǎng)噴支護(hù) 附FLAC-3D深基坑的開(kāi)挖與支護(hù)的命令流下載
錨桿加固的作用是提供局部抵抗巖塊滑動(dòng)及裂縫開(kāi)展的剛度。錨桿借助于水泥漿或樹(shù)脂藥卷沿其長(zhǎng)度方向提供了抗剪能力。錨桿及錨索采用cable單元進(jìn)行模擬。
計(jì)算模型的邊界條件主要采用位移邊界條件：在模型底邊施加豎向位移約束，在模型左右豎向邊界面施加水平位移約束，在模型的前后豎向邊界面施加前后的水平位移約束。在FLAC3D中，位移邊界的實(shí)現(xiàn)是通過(guò)約束指定范圍內(nèi)網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)(gridpoint)的速度實(shí)現(xiàn)的。
地應(yīng)力主要包括自重應(yīng)力和構(gòu)造應(yīng)力在巖體上產(chǎn)生的初始應(yīng)力狀態(tài)。結(jié)合淮南地區(qū)深部地應(yīng)力的特點(diǎn)，取豎向應(yīng)力和水平應(yīng)力相等，數(shù)值按巖體自重應(yīng)力換算而來(lái)。初始應(yīng)力如圖10所示。
模擬考慮了具體的施工過(guò)程，即先進(jìn)行圍巖的開(kāi)挖，接下來(lái)進(jìn)行混凝土噴層及網(wǎng)片的施工，再進(jìn)行錨桿的安裝施工。分節(jié)段先前推進(jìn)，每個(gè)節(jié)段的進(jìn)深為2.4m。在FLAC3D中模擬施工開(kāi)挖比較方便，只需要賦予應(yīng)該開(kāi)挖部分的圍巖null模型，該部分圍巖的剛度等材料屬性就被設(shè)置為極小的數(shù)值，相當(dāng)于從模型中被挖去。本次模擬出于演示的目的，共有5個(gè)開(kāi)挖步，每步開(kāi)挖2.4m，直至開(kāi)挖貫通整個(gè)模型的縱向。
開(kāi)挖完每一段巷道巖體后，圍巖的應(yīng)力發(fā)生釋放，圍巖產(chǎn)生變形。之后馬上進(jìn)行錨網(wǎng)噴施工。混凝土噴層厚25mm，錨桿間排距800mm，錨桿長(zhǎng)度2.5m。混凝土噴層采用liner單元模擬，錨桿采用cable單元模擬。一個(gè)開(kāi)挖完畢節(jié)段內(nèi)安裝的噴層和錨桿情況如下圖所示。
展開(kāi) 隧道病害是設(shè)計(jì)“罪過(guò)”還是施工的“罪過(guò)”？看大院怎么說(shuō)！
由于設(shè)計(jì)者經(jīng)驗(yàn)、習(xí)慣及愛(ài)好的不同，對(duì)規(guī)范的認(rèn)識(shí)差異，所設(shè)計(jì)出來(lái)的隧道建筑限界研究不足，個(gè)別指標(biāo)與參數(shù)的設(shè)置不盡合理；隧道支護(hù)參數(shù)設(shè)計(jì)差異較大，即使在同類地區(qū)、同類圍巖段，因是不同的設(shè)計(jì)單位，其參數(shù)也是不相同的；隧道內(nèi)輪廓也就各式各樣，有的馬上就要施工了還在搞斷面優(yōu)化，不僅造成了設(shè)計(jì)返工，而且工程數(shù)量也不易控制……
本文為大院針對(duì)隧道設(shè)計(jì)總結(jié)，對(duì)設(shè)計(jì)師及施工技術(shù)人員非常有幫助，推薦學(xué)習(xí)參考。
當(dāng)前隧道質(zhì)量問(wèn)題
一、隧道漏水、滲水
（1）是地質(zhì)原因；
（2）是施工原因：超挖部分沒(méi)有回填或回填不實(shí)，襯砌背后空洞發(fā)育，從而在隧道拱部形成了地下水的儲(chǔ)存區(qū)。在襯砌背后排水系統(tǒng)不暢的情況下致使作用在二襯上的荷載增大，加上溫度應(yīng)力、圍巖應(yīng)力和襯砌不均勻沉降的共同作用，使得二次襯砌開(kāi)裂，引發(fā)滲漏水問(wèn)題；
混凝土振搗不密實(shí)，澆注不連續(xù)，部分強(qiáng)度偏低；變形縫、施工縫未認(rèn)真安裝止水帶，兩邊的混凝土澆注不實(shí)．使得襯砌在施工縫處產(chǎn)生裂縫并滲漏水；施工工程中導(dǎo)致排水管堵塞、防水板破損；工程材料質(zhì)量存在問(wèn)題。
（3）是設(shè)計(jì)原因
工程防水標(biāo)準(zhǔn)確定不合理；結(jié)構(gòu)細(xì)部防水設(shè)計(jì)不詳細(xì)或未做防水設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)做到明確提出防排水材料的性能指標(biāo)；在設(shè)計(jì)中提出施工工藝和質(zhì)量檢測(cè)的相關(guān)要求；精細(xì)化設(shè)計(jì)，考慮運(yùn)營(yíng)期間能方便防排水系統(tǒng)的疏通、維修養(yǎng)護(hù)。
二、襯砌開(kāi)裂
（1）是設(shè)計(jì)斷面形式不合理，如對(duì)有膨脹性或遇水易軟化的圍巖，邊墻采用直墻形式，邊墻很可能出現(xiàn)開(kāi)裂現(xiàn)象，遇水易軟化的圍巖有可能造成邊墻基底承載力不足，產(chǎn)生不均勻沉降，出現(xiàn)裂紋（裂縫）或錯(cuò)臺(tái)；
（2）是初期支護(hù)能力不足，造成坍塌、變形過(guò)大使二次襯砌承受較大圍巖壓力；
（3）是二次襯砌安全儲(chǔ)備不足，如有些隧道施工中出現(xiàn)了比較大的坍方，二次襯砌仍采用素混凝土，造成運(yùn)營(yíng)后素混凝土出現(xiàn)裂縫。
展開(kāi) 