隧道力学-围岩特征曲线.doc

西 南 交 通 大 学隧道力学（作业）Flac3d求解围岩特征曲线年 级:学 号:姓 名:专 业: 2011 年 11 月 Flac3d求解围岩特征曲线 第 7 页目录第1章问题分析111 围岩特征曲线定义112 求解方法1第2章 建模及计算121 模型建立122 命令流及解释1第3章 计算结果及分析131 数据处理132 围岩特征曲线绘制133 结果分析1参考文献2FLAC3D求解围岩特征曲线第1章问题分析11 围岩特征曲线定义 围岩的特征曲线，亦称为围岩的支护需求曲线。它形象的表明围岩在洞室周边所需提供的支护阻力及与其周边位移的关系。12 求解方法 同一围岩级别下，相同隧道埋深情况下，通过改变衬砌的强度（修改体积模量及剪切模量）分别求解相应强度下隧道收敛平衡时的拱顶竖直位移和应力，根据所得数据绘制该围岩级别下相应埋深的围岩特征曲线。第2章 建模及计算21 模型建立图2.1-1如图2.1-1，圆形隧道外径为6m，衬砌厚度为0.2m，考虑隧道影响范围，模型宽度为30m，高度为30m。V级围岩和级围岩通过定义材料的相关参数来建模；根据计算出相应埋深（即50m、100m、150m）下产生的应力，将应力分别作用于模型上来建模求解。22 命令流及解释以V级围岩150m埋深为例，其命令流如下：;绘制5级围岩150m特性曲线，改变衬砌的E进行计算new;建立模型，取圆形隧道半径为2.9米，衬砌厚度为0.1米，gen zone radcylinder p0 0 0 0 &p1 15 0 0 &p2 0 1 0 &p3 0 0 15 &p4 15 1 0 &p5 0 1 15 &p6 15 0 15 &p7 15 1 15 &p8 3 0 0 &p9 0 0 3 &p10 3 1 0 &p11 0 1 3 &size 5 1 8 11 &ratio 1 1 1 1.2 &group outsiderock;定义围岩分块gen zone cshell p0 0 0 0 &p1 3 0 0 &p2 0 1 0 &p3 0 0 3 &p4 3 1 0 &p5 0 1 3 &p8 2.9 0 0 &p9 0 0 2.9 &p10 2.9 1 0 &p11 0 1 2.9 &size 3 1 6 1 &ratio 1.1 1 1 1 &group lining ;定义衬砌分块gen zone cylinder p0 0 0 0 &p1 2.9 0 0 &p2 0 1 0 &p3 0 0 2.9 &group excavation ;定义开挖分块gen zone reflect dip 0 dd 90gen zone reflect dip 90 dd 90;显示模型及坐标轴plot add axe redplo blo gro;设定边界条件fix x ran x 14.9 15.1fix x ran x -14.9 -15.1fix y ran y -0.1 0.1fix y ran y 0.9 1.1fix z ran z -15.1 -14.9apply szz -315000 range z 14.9 15.1 ;用于加载竖向应力，模拟隧道埋深产生的荷载;初始应力场计算;设定材料属性model mohr ran group outsiderockprop bulk 5e8 shear 1.071428e8 coh 0.18e6 ten 1e10 &ran group outsiderockini dens 2250 ran group outsiderockmodel mohr ran group liningprop bulk 5e8 shear 1.071428e8 coh 0.18e6 ten 1e10 &ran group liningini dens 2250 ran group liningmodel mohr ran group excavationprop bulk 5e8 shear 1.071428e8 coh 0.18e6 ten 1e10 &ran group excavationini dens 2250 ran group excavationset grav 0 0 -9.8;设置重力加速度hist id =1 unbal;记录最大不平衡力step 1000 ;计算步数设定并计算;solvesave 5-50m.sav;开挖计算相应衬砌下的拱顶竖向应力szz 0 0 3及其沉降zdis 0 0 3model elastic ran group liningprop bulk 15.2e7 shear 11.4583333e7 ran group lining;衬砌的属性ini dens 2500 ran group liningmodel null ran group excavation;开挖部分属性set grav 0 0 -9.8hist n=1000;设定每隔n步记录一次hist zone szz 0 0 3;记录拱顶点竖向应力hist gp zdis 0 0 3;记录拱顶沉降step 3000 ;计算步数设定并计算his write 2 v 3 file 5-150m-cq.txtsave 5-150m-cq.sav第3章 计算结果及分析31 数据处理根据建模求解得到的数据，处理数据如表3.1-1、3.1-2所示表3.1-1V级围岩下数据处理结果汇总表3.1-2 级围岩下数据处理结果汇总32 围岩特征曲线绘制 根据3.1节中所得数据，绘制围岩特性曲线如图3.2-12。图3.2-1 五级围岩特征曲线图3.2-2 四级围岩特征曲线33 结果分析通过对计算结果的分析，可以得出以下结论：1、 在洞周极限位移范围内，容许围岩的位移增加，所需要的支护阻力减小，而应力重分布的结果大部分由围岩承担，反之亦然；2、 相同围岩情况下，总体上随着埋深的增加，围