支護(hù)模擬
關(guān)注創(chuàng)建者：匿名 創(chuàng)建時(shí)間：2022-04-06
支護(hù)模擬的視頻教程
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。
￥120 5小時(shí)29分鐘 178播放
查看
abaqus雙排樁支護(hù)基坑開挖數(shù)值模擬
abaqus雙排樁支護(hù)基坑開挖數(shù)值模擬，學(xué)生時(shí)代做的案例，現(xiàn)錄制下來給大家參考，希望給大家有一定幫助！
￥19 59分鐘 176播放
查看
支護(hù)模擬的實(shí)例教程
1 引言
先前的軟土地層開挖使用了地下連續(xù)墻和支桿對(duì)地層進(jìn)行支護(hù)，在硬土地層開挖更多地使用地下連續(xù)墻(concrete diaphragm)和預(yù)應(yīng)力錨索(prestressed ground anchors)聯(lián)合支護(hù)，即Tie-back Wall。下面簡要總結(jié)了這個(gè)項(xiàng)目的模擬過程和關(guān)鍵步驟。
軟土地層開挖和支護(hù)模擬(Excavation and Support of Soft Soil)---Part 1
軟土地層開挖和支護(hù)模擬(Excavation and Support of Soft Soil)---Part 2
軟土地層開挖和支護(hù)模擬(Excavation and Support of Soft Soil)---Part 3
2 模擬過程
2.1 材料模型
模型的開挖寬度為20m，深度為15m。混凝土連續(xù)墻長度為16m，厚度為0.35m。開挖邊界兩側(cè)使用兩排錨索支護(hù)墻體。為了敘述簡潔方便，這里我使用了"錨索"，等同于"地層錨桿"的稱謂, 這是從采礦工程借用過來的一個(gè)術(shù)語，錨索與錨桿的本質(zhì)區(qū)別在于長度。在采礦工程中，一般長度8m以下的稱作錨桿，8m以上的稱作錨索。不管怎樣，這只是一個(gè)專業(yè)的稱謂。錨索長度為14.5m，與水平面的夾角為33.7°（2:3)。在開挖左側(cè)地表，存在一個(gè)10kPa/m的線性載荷。
地層由三層土組成。第一層是Silt, 厚度3m; 第二層是Sand, 厚度12m; 第三層是Loam, 厚度15m。按照上面的幾何模型建立材料模型。使用“Create borehole”工具產(chǎn)生三層土，均采用硬化土模型(Hardening soil)，排水類型按排干drained。
2.2 安裝地下連續(xù)墻
地下連續(xù)墻的模擬包括墻體模型建立以及使用界面元模擬墻與土體的相互作用。
展開 1 引言
在Part 1【軟土地層開挖和支護(hù)模擬(Excavation and Support of Soft Soil)---Part 1】中，建立了兩層土的材料模型：上層軟土(Soft Soil)和下層硬化土(Hardening Soil); 使用板單元模擬了地下連續(xù)墻，并且設(shè)置了界面元，用來模擬墻與土的相互作用。接下來需要定義分步開挖步驟，設(shè)置水平支桿支撐以及地面上的線性載荷，最后定義計(jì)算階段。
2 分步開挖
在設(shè)置水平支桿之前，必須首先定義分步開挖深度。這是因?yàn)樵趯?shí)際施工過程中，開挖水平必須超前支護(hù)某一定深度(0.5~1.0m)，給支護(hù)留有一定的作業(yè)空間，這個(gè)工作原理基本上使用在所有的垂直開挖或帶有一定放坡的開挖中，例如使用土釘支護(hù)的基坑。本題計(jì)劃分為三步開挖，第一步開挖至2m([50,18]-[65,18])，第二步開挖至10m([50,10]-[65,10]), 第三步開挖至20m，第三步開挖不需要設(shè)置，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)定義到粘土層和砂層的邊界。開挖深度使用“Create line”命令畫上述兩條線即可。
3 設(shè)置支桿
在分步開挖設(shè)置完成后，定義水平支桿用來支撐連續(xù)墻。支桿使用彈簧元(spring element)表示，這是一個(gè)固定端錨(Fixed-end anchor)，在“ Create structure”工具欄下選擇"Create fixed-end anchor"，錨固點(diǎn)為[50,19]，然后輸入支桿的材料參數(shù)軸向剛度(Axial stiffness)和平面外的間距5m。等效長度(Equivalent length)是連接點(diǎn)和固定端點(diǎn)之間的實(shí)際距離。由于計(jì)算模型是實(shí)際模型的一半，支桿中間的點(diǎn)是固定的，因此等效長度為15m,如下圖所示。
展開 下面的題目討論在軟土中的開挖以及支護(hù)模擬，主要的模擬內(nèi)容包括：
(1) 軟土(Soft Soil)模型和硬化土(Hardening Soil)模型;
(2) 水壓力(water pressures)的產(chǎn)生以及不排干Undrained (A)排水類型;
(3) 界面元模擬土-結(jié)構(gòu)相互作用；
(4) 錨固元(anchor elements)以及固定端錨(Fixed-end-anchor)的設(shè)置;
(5) 多計(jì)算階段(multiple calculation phases)模擬開挖過程(cluster de-activation)。
這個(gè)題目的模擬過程比較復(fù)雜，計(jì)劃分成3至4部分分別討論，今天介紹第一部分Part 1, 主要討論幾何模型和材料模型的建立以及地下連續(xù)墻的模擬設(shè)置方法。
2 幾何模型
這個(gè)例子的工程背景是在靠近河流的地方進(jìn)行明挖，開挖到一定深度后安裝預(yù)制的隧道管道，這種施工方法類似于沉井基礎(chǔ)的施工【沉井基礎(chǔ)(Caisson Foundation)---形狀和尺寸(Shape and Size) (3】。
為了安全開挖到設(shè)計(jì)深度，需要對(duì)開挖周圍的軟土使用地下連續(xù)墻和橫向支桿進(jìn)行支護(hù)，如下圖所示。
整個(gè)模型由兩層土組成。上層為20米厚的均勻軟土層，下層是30m厚的均勻砂層。擬建的預(yù)制隧道坐落在砂層上，因此開挖深度為20米，開挖寬度為30米。開挖兩側(cè)使用30米長的地下連續(xù)墻支護(hù)，連續(xù)墻由水平支桿支撐，支桿垂直間隔為5米。
由于開挖在縱向上延伸了很遠(yuǎn)的距離，所以使用平面應(yīng)變模型。此外，在開挖兩側(cè)的地表附近考慮了地表荷載，這部分靜態(tài)載荷通常是由施工設(shè)備引起的。荷載范圍從距地下連續(xù)墻2米到7米之間，線性載荷大小為5kPa/m。
由于開挖幾何形狀是對(duì)稱的，因此在模型中只分析左邊一半即可。
展開 基坑分層開挖錨拉樁支護(hù)數(shù)值模擬技術(shù)難點(diǎn)總結(jié)起來如下：
1、初始地應(yīng)力平衡。不平衡的原因，往往是一開始就把錨桿嵌入地層了。
2、接觸設(shè)置。由于涉及到分層開挖，樁，預(yù)應(yīng)力錨桿，所以要設(shè)置很多接觸，這些接觸包括：樁土永久性接觸，樁土?xí)簳r(shí)性接觸。在開挖過程中，部分接觸要失效。
3、生死單元功能。模擬分層開挖。
4、預(yù)應(yīng)力錨桿嵌入土體。
5、錨桿與樁的連接。這里采用節(jié)點(diǎn)耦合方式處理。
6、錨桿預(yù)應(yīng)力施加。設(shè)置熱膨脹系數(shù)，采用降溫法使錨桿產(chǎn)生預(yù)應(yīng)力。
7、開挖與支護(hù)分析步設(shè)置。先開挖一層，設(shè)置一個(gè)分析步；然后立即對(duì)錨桿施加預(yù)應(yīng)力支護(hù)，也設(shè)置一個(gè)分析步。
圖1 基坑分層開挖支護(hù)模型
圖2 地應(yīng)力平衡時(shí)的位移
圖3 開挖第一層位移
圖4 開挖第二層位移
圖5 開挖第三層位移
圖6 開挖第四層位移
圖7 地應(yīng)力平衡時(shí)等效塑性應(yīng)變
圖8 開挖第一層等效塑性應(yīng)變
圖9 開挖第二層等效塑性應(yīng)變
圖10 開挖第三層等效塑性應(yīng)變
圖11 開挖第四層等效塑性應(yīng)變
展開 洞室開挖與支護(hù)的時(shí)候，周圍巖土體用實(shí)體單元（solid elements）模擬，支護(hù)的混凝土襯砌用面殼單元（shell elements）模擬，那么就出現(xiàn)如下問題：
（1）支護(hù)的面殼單元與被支護(hù)的巖土體共節(jié)點(diǎn)時(shí)，共用的節(jié)點(diǎn)即屬于面殼單元又屬于實(shí)體單元，那么對(duì)于面殼單元來說，共用的節(jié)點(diǎn)就有三個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)自由度，如果轉(zhuǎn)動(dòng)過大，對(duì)應(yīng)共用節(jié)點(diǎn)的這部分實(shí)體單元來說，很可能造成不收斂情況，那么共用節(jié)點(diǎn)的情況該如何處理共用節(jié)點(diǎn)的轉(zhuǎn)動(dòng)自由度，網(wǎng)友說采用equation，我看了下，好像不太合理。
（2）支護(hù)的面殼單元與被支護(hù)的實(shí)體單元不共用節(jié)點(diǎn)，那么實(shí)體單元與面殼單元該如何連接最為合理呢。如果采用tie會(huì)造成應(yīng)力的集中，不太符合實(shí)際，coupling等 沒有試過。如果采用接觸對(duì)定義接觸，個(gè)人感覺很難被工程接受，原因是接觸參數(shù)取值的合理性和可信性，接觸狀態(tài)的合理性等。
提出以上開挖支護(hù)中遇到的一個(gè)問題，希望大家發(fā)表自己的心得。
首先感謝Simwe論壇，也Robert_Su的熱心關(guān)注與指導(dǎo)。
通過幾天的摸索嘗試，應(yīng)力集中問題已經(jīng)基本搞定：采用surface to surface 綁定約束，面殼網(wǎng)格與其支護(hù)的實(shí)體網(wǎng)格密度完全相同，非共節(jié)點(diǎn)綁定約束的響應(yīng)和共節(jié)點(diǎn)模型的響應(yīng)幾乎沒有差別。
現(xiàn)將采用降溫法+追蹤法模擬洞室開挖和支護(hù)的共節(jié)點(diǎn)與非共節(jié)點(diǎn)小模型的inp上傳，希望對(duì)巖土開挖與支護(hù)的朋友有用。簡單介紹下開挖實(shí)現(xiàn)的過程：前提---無論是共節(jié)點(diǎn)還是非共節(jié)點(diǎn)模型，面殼shell單元都要建立兩組相同節(jié)點(diǎn)不同單元號(hào)的襯砌shell單元組，其中一組給定很小的材料參數(shù)，用來追蹤降溫過中襯砌-圍巖交界面處的幾何位置（參考幫助或本論壇相關(guān)帖子）。（1）地應(yīng)力平衡，這應(yīng)該沒有什么說的，并殺死將來用來支護(hù)的shell單元，保留用來追蹤幾何位置的shell單元。
展開 
支護(hù)模擬的相關(guān)專題、標(biāo)簽、搜索
支護(hù)模擬的最新內(nèi)容
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）
<p>通過建立三維有限元分析模型，模擬雙排樁懸臂支護(hù)基坑開挖，分析基坑變形規(guī)律，前后排樁身變形，內(nèi)力分布規(guī)律等。下圖為相應(yīng)建模及計(jì)算結(jié)果。具體分析詳見付費(fèi)附件內(nèi)容，有償進(jìn)行技術(shù)答疑，聯(lián)系QQ2317281509。
包括巷道錨桿支護(hù)模擬、初始地應(yīng)力場(chǎng)反演技術(shù)、地面注漿/水力壓裂模擬、地下空間開挖巖層運(yùn)移分析、隧道掘進(jìn)圍巖力學(xué)響應(yīng)分析、邊坡開挖安全性分析等超多3DEC實(shí)例分析。PFC中包含了常規(guī)/真三軸剪切試驗(yàn)、不排水/循環(huán)三軸剪切模擬、離散元模擬與彈塑性本構(gòu)模型等多個(gè)土體單元試驗(yàn)?zāi)M案例和活動(dòng)門試驗(yàn)、盾構(gòu)隧道掌子面穩(wěn)定性、節(jié)理巖體中的硐室開挖穩(wěn)定性、二維殼結(jié)構(gòu)單元耦合、孔隙介質(zhì)中Darcy流模擬等多個(gè)實(shí)例。
包括巷道錨桿支護(hù)模擬、初始地應(yīng)力場(chǎng)反演技術(shù)、地面注漿/水力壓裂模擬、地下空間開挖巖層運(yùn)移分析、隧道掘進(jìn)圍巖力學(xué)響應(yīng)分析、邊坡開挖安全性分析等超多3DEC實(shí)例分析。PFC中包含了常規(guī)/真三軸剪切試驗(yàn)、不排水/循環(huán)三軸剪切模擬、離散元模擬與彈塑性本構(gòu)模型等多個(gè)土體單元試驗(yàn)?zāi)M案例和活動(dòng)門試驗(yàn)、盾構(gòu)隧道掌子面穩(wěn)定性、節(jié)理巖體中的硐室開挖穩(wěn)定性、二維殼結(jié)構(gòu)單元耦合、孔隙介質(zhì)中Darcy流模擬等多個(gè)實(shí)例。
包括巷道錨桿支護(hù)模擬、初始地應(yīng)力場(chǎng)反演技術(shù)、地面注漿/水力壓裂模擬、地下空間開挖巖層運(yùn)移分析、隧道掘進(jìn)圍巖力學(xué)響應(yīng)分析、邊坡開挖安全性分析等超多3DEC實(shí)例分析。PFC中包含了常規(guī)/真三軸剪切試驗(yàn)、不排水/循環(huán)三軸剪切模擬、離散元模擬與彈塑性本構(gòu)模型等多個(gè)土體單元試驗(yàn)?zāi)M案例和活動(dòng)門試驗(yàn)、盾構(gòu)隧道掌子面穩(wěn)定性、節(jié)理巖體中的硐室開挖穩(wěn)定性、二維殼結(jié)構(gòu)單元耦合、孔隙介質(zhì)中Darcy流模擬等多個(gè)實(shí)例。
顆粒破碎
巖石（膠結(jié)顆粒）材料的剪切
接觸模型選擇與參數(shù)標(biāo)定、
活動(dòng)門試驗(yàn)、盾構(gòu)隧道掌子面穩(wěn)定性、
節(jié)理巖體中的硐室開挖穩(wěn)定性、二維殼結(jié)構(gòu)單元耦合、
PFC3D與FLAC3D耦合、PFC-CFD耦合模擬、
孔隙介質(zhì)中Darcy流模擬
【3Dec離散元】
巖層/地下空間開挖/掘進(jìn)、FISH語言編程、
3DEC節(jié)理/接觸面/結(jié)構(gòu)單元、靜力學(xué)分析、
巷道錨桿支護(hù)模擬
包括巷道錨桿支護(hù)模擬、初始地應(yīng)力場(chǎng)反演技術(shù)、地面注漿/水力壓裂模擬、地下空間開挖巖層運(yùn)移分析、隧道掘進(jìn)圍巖力學(xué)響應(yīng)分析、邊坡開挖安全性分析等超多3DEC實(shí)例分析。PFC中包含了常規(guī)/真三軸剪切試驗(yàn)、不排水/循環(huán)三軸剪切模擬、離散元模擬與彈塑性本構(gòu)模型等多個(gè)土體單元試驗(yàn)?zāi)M案例和活動(dòng)門試驗(yàn)、盾構(gòu)隧道掌子面穩(wěn)定性、節(jié)理巖體中的硐室開挖穩(wěn)定性、二維殼結(jié)構(gòu)單元耦合、孔隙介質(zhì)中Darcy流模擬等多個(gè)實(shí)例。
(1) 在Soil面板內(nèi)使用創(chuàng)建鉆孔(Create Borehole)工具產(chǎn)生地層【錨索和地下連續(xù)墻聯(lián)合支護(hù)的開挖過程模擬(Tieback Wall)；軟土地層開挖和支護(hù)模擬(Excavation and Support of Soft Soil)---Part 1】。
其中，進(jìn)行地下工程開挖支護(hù)模擬時(shí)，需要建立圍巖的噴錨支護(hù)模型，而錨桿的數(shù)量往往較多，且其坐標(biāo)較為不規(guī)則。本文介紹了一款FLAC3D錨桿建模插件AutoCAD插件，能夠自動(dòng)、大批量地生成FLAC3D 5.0和FLAC3D 6.0軟件內(nèi)的錨桿建模代碼。
只有建立混凝土噴層與錨桿間的連接，模擬的支護(hù)效果才與真實(shí)的現(xiàn)場(chǎng)情況接近，分析才更具實(shí)踐意義。混凝土噴層所受法向應(yīng)力情況如圖15所示。
仿真分析的目的是通過數(shù)值計(jì)算掌握圍巖位移分布特征，判斷支護(hù)參數(shù)的有效性，為支護(hù)的優(yōu)化提供依據(jù)。
