隧道開挖仿真的案例
煤礦開采/生死單元/地應力平衡/ABAQUS/基坑開挖/隧道開挖/摩爾-庫倫模型等 ￥300
本教程以煤層開挖過程為例，在ABAQUS中建立仿真模型，結合地應力平衡、生死單元（Model change）、 Mohr-Coulomb 模型等開展仿真分析。
仿真模型可用以分析煤層開挖過程中的巖體變形及破壞情況，地應力平衡、生死單元功能可拓展用于基坑開挖、巷道開挖、隧道開挖等工程分析。
詳細設計及操作過程請下載附件，附件內包含2維開挖模型，3維逐步開挖模型，3維逐層開挖模型等3種模型源文件，學習過程中若存在問題，可詢2923247172@qq.com。
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
隧道開挖三維模擬-1
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，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 abaqus隧道開挖數值模擬
abaqus隧道開挖數值模擬
ansys隧道開挖
/clear
/units,si
/filnam,suidao
/title,jb
/prep7
et,1,beam3
mp,ex,1,21e9
r,1,0.28,1.83e-3,0.28
et,2,plane42
keyopt,2,3,2
mp,ex,2,1.3e9
mp,prxy,2,0.4
tb,dp,2
tbdata,1,2e5,27,
mp,dens,2,2200
k,1,0,0
k,2,-6.79,-2.29
k,3,-4.87,-4.30
k,4,4.87,-4.30
k,5,6.79,-2.29
k,6,7.16,0
k,7,0,7.16
k,8,-7.16,0
k,9,-71.6,-71.6
k,10,71.6,-71.6
k,11,71.6,71.6
k,12,-71.6,71.6
larc,7,8,1,7.16
larc,8,2,1,7.16
larc,2,3,1,3.27
larc,3,4,1,16.28
larc,4,5,1,3.27
larc,5,6,1,7.16
larc,6,7,1,7.16
a,8,1,6,7
a,8,2,3,4,5,6,1
a,6,7,8,12,11
a,6,11,10,4,5
a,4,10,9,3
a,3,9,12,8,2
/replot
/pnum,line,1
/pnum,area,1
lcomb,2,3
lcomb,5,6
lcomb,7,1
lcomb,8,9
numcmb,line
/replot
latt,1,1,1
lesize,1,,,20
lesize,2,,,20
lesize,3,,,20
lesize,4,,,20
lmesh,1,4,1
aatt,2,,2
lesize,6,,,20,5
lesize,7,,,20
lesize
展開 abaqus隧道開挖對框架結構的影響
地應力平衡 框架的建立等
隧道開挖三維模擬 ￥40
模型介紹：
隧道開挖三維模擬，首先進行地應力平衡，而后進行第一次、第二次土體開挖，并用襯砌進行土體支撐。
相關模型見付費內容。凡購買本案例的朋友針對收費內容部分有疑問，可以一起交流。
abaqus隧道曲線開挖
曲線開挖的網格和每一步開挖的距離應該怎么設定呢？
隧道開挖模擬-2
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點位置與開挖后土體變形相協調。這里給出一個簡單的思路：在襯砌位置處設置兩套共節點的重疊單元，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 隧道開挖模擬-3
鏈接：https://pan.baidu.com/s/1xkpfwRcxiDgopkTnrTDaTA
提取碼：dpg1
盾構的掘進有兩種方式，一是利用生死單元，即先將掘進方向的開挖土體單元移除，隨后在相應位置激活盾構機單元，賦予盾構機材料。另一種方法基于大變形，精細化模擬盾構機的前進。前者較為簡單實用，應用較多。
本系列首先介紹第一種做法，算例的幾何形狀和參數參考Lambrughi A, Rodríguez L M, Castellanza R. Development andvalidation of a 3D numerical model for TBM–EPB mechanised excavations[J].Computers and Geotechnics, 2012, 40: 97-113.
主要施工過程：
（1） 初始假設盾構機處于地基之中，建立初始應力場。
（2） 移除盾構前土體，每次開挖長度1.5m。單元移除后在開挖面施加壓力215kPa。
（3） 盾構向前移動1.5m，在盾構前激活盾構機單元，盾構尾移除相應長度單元。同時激活盾尾灌漿層單元和襯砌單元。
（4） 依次向前開挖
關注點：
（1） 為了模擬盾構的掘進，需要在重復的位置建立幾套共節點的單元，可利用以下語句實現，詳見inp文件：
*ELCOPY, OLD SET=r1, NEWSET=sr1,SHIFT NODES=0, ELEMENT SHIFT=20000；該語句將在r1單元處重疊一套單元，節點不變，單元號+20000。
（2） 本例中沒有考慮灌漿壓力，可以在灌漿層單元外表面施加灌漿壓力，方法類似于開挖面上施加壓力的做法。
展開 基于abaqus溫度法多地層隧道開挖
1、自動地應力平衡方法在多地層模型中的實現方法；
2、溫度法以模擬真實工況下的軟化模量；
3、每次開挖前都進行模量軟化
。
abaqus雙線盾構隧道開挖數值模擬案例 ￥168
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值模擬模型以及運算結果ODB，購買后可聯系博主進行答疑。
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。
隧道開挖流固耦合分析案例分享
下面分享一個midas GTS NX隧道流固耦合的簡單例子。
無論是滲流分析還是動力分析，前面的幾何及網格操作都是一樣的，這里不再贅述，可以觀看該賬號發布的其他視頻或者文章。在做流固耦合之前，需要把相關參數弄清楚，比如滲透系數，飽和容重，如果要考慮土體非飽和特性，還要加上非飽和特性函數。
流場或者動力分析與靜力分析不同的在于邊界與荷載的不同。根據實際施工情況、施工步驟，隧道埋深情況，水源補給條件等確定好模型的流場邊界，并在MIDAS GTS NX中建立好應力-滲流-邊坡的施工階段組，具體施工階段為：
當前隧道開挖工況為盾構施工，具體施工階段比較復雜，這里只列舉簡單應力施工階段。最后得到的結果的位移圖，總水頭，壓力水頭，流勢線圖分別如圖所示。并可以根據土力學原理或者軟件自動計算出流量大小。
展開 全斷面開挖對隧道鋼拱架的影響分析
全斷面開挖對隧道鋼拱架的影響分析
模型介紹：對某隧道采用全斷面開挖的方式，研究其在開挖過程中鋼拱架的受力過程。隧道洞身主要為粉質粘土、全風化花崗巖;洞頂上為粉質粘土、素填土;埋深3.5m。
參數設置：鋼拱架重度78.9(kN•m-1)，彈性模量/GPa 206，泊松比0.3；粉質黏土重度19.2 (kN•m-1) ，彈性模量0.171 Gpa，泊松比0.365；全風化花崗巖重度17.6(kN•m-1)，彈性模量0.36 Gpa，泊松比0.25；中風化花崗巖重度19.0(kN•m-1)，彈性模量2.56 Gpa，泊松比0.2；加固區重度78.5(kN•m-1)，彈性模量30 Gpa，泊松比0.3；襯砌重度22(kN•m-1)，彈性模量28 Gpa，泊松比0.2
邊界條件：模型的四周與下邊界全約束，模型上邊界無約束。
Abaqus求解器采用Standard隱式算法
計算模型臨時支撐
計算開挖后隧道鋼拱架的最大主應力、最小主應力和剪應力，云圖如圖所示。
最大主應力
最小主應力 剪應力
計算開挖后鋼拱架的橫向位移、縱向位移、豎直位移，云圖如圖所示
橫向位移
縱向位移 豎直位移
結果分析
鋼拱架最大主應力為0.557MPa，最小主應力為-0.957 MPa，剪切應力為0.955 MPa；鋼拱架應力均遠小于所用鋼材的屈服應力。
鋼拱架橫向位移為2.714mm，縱向位移為0.115mm，豎直位移為8.894mm；鋼拱架位移均符合規范要求
綜上所述，采用全斷面開挖時，鋼拱架各項數值均符合控制標準。
計算機設備：
展開 ABAQUS非圓隧道凍結開挖
ABAQUS建立了一個非圓隧道的二維模型，積極凍結完成后進行分步開挖時，發現地表抬升，由于隧道并非一次性開挖完成，軟化模量法和收斂約束法均不太適用，請問各位大佬有什么解決方法？
