隧道开挖ansys模拟分析

1、隧道台阶法开挖的有限元模拟分析1. 力学模型的建立岩体的性质是十分复杂的， 在地下岩体的力学分析中， 要全面考虑岩体的所 有性质几乎是不可能的。 建立岩体力学模型， 是将一些影响岩石性质的次要因素 略去，抓住问题的主要矛盾，即着眼于岩体的最主要的性质。在模型中，简化的 岩体性质有强度、变形、还有岩体的连续性、各项同性及均匀性等。考虑岩石的 性质和变形特性，以及外界因素的影响，采用的模型有弹性、塑性、弹塑性、粘 弹性、粘弹塑性等。根据对隧道的现场调查及试验结果分析， 围岩具有明显的弹塑性性质。 因此， 根据隧道的实际情况， 考虑岩体的弹塑性性质， 在符合真实施工工序和支护措施 的基础上，在数值模

2、拟过程中将计算模型简化成弹塑性平面应变问题，采用 DruckerPrager 屈服准则来模拟围岩的非线性并且不考虑其体积膨胀，混凝土 材料为线弹性且不计其非线性变形。对地下工程开挖进行分析，一般有两种计算模型：（1）“先开洞，后加载”在加入初始地应力场前， 首先将开挖掉的单元从整体刚度矩阵中删除， 然后 对剩余的单元加入初始地应力场进行有限元计算。（2）“先加载，后开洞”这种方法是首先在整个计算区域内作用地应力场， 然后在开挖边界上施加反 转力，经过有限元计算得到所需要的应力、位移等物理量。两种方法对线弹性分析而言， 所得到的应力场是相同的， 而位移场是不同的， 模型（2）（即：“先加载，后开

3、洞”）更接近实际情况。在实际地下工程开挖中部 分岩体已进入塑性状态， 必须用弹塑性有限元进行计算分析， 而塑性变形与加载 的路径有关， 所以模拟计算必须按真实的施工过程进行， 即在对地下工程开挖进 行弹塑性数值模拟过程中，必须遵循“先加载，后开洞”的原则。在有限元法中， 求解非线性问题最常采用的方法是常刚度初应力法。 对于弹 塑性问题， 由于塑性变形不可恢复， 应力和应变不再是一一对应的关系， 即应力 状态与加载路径有关， 因此应该用增量法求解。 弹塑性应力增量与应变增量之间 的关系可近似地表示为(1)d；二Depd ； =(D-Dp)d；二Dd ； d；。式中，D弹性矩阵，Dp塑性矩阵。d；

4、。=Dpd ；(2)DMTDDp(3 丿$TD式(6.54)中，F 屈服函数。d；。为初应力。由于线性化，式(6.52)可以表示为：卞=D：;十。，右。工Dp：;(4)位移增量所满足的方程为K FF。，：F。 = BTDp. ;dV(5)式中，K刚度矩阵，B应变矩阵按式(6.56)计算时，应将荷载分为若干个增量步，在每一增量步均按下式进 行迭代计算：TK i i =F -Foi， 吋二B 6dV(6)迭代计算直到初应力接近零值时再施加下一步增量荷载。2. 围岩及结构物理力学参数张涿高速公路是一条绕行北京、连接张家口市与西北各省区及京津地区的快 速通道，其全线共设置隧道36座，其中，保定段LJ-

5、S5合同段共设置隧道三座， 均为分离式隧道，通过实地考察，并参考图纸，选取隧道YK91+334作为典型试 验断面，该隧道埋深35m45m,采用双车道，隧道净宽12.75m,高5米，隧道 拱周边为L=4m，纵、环向间距75cmx 75cm呈梅花桩布置的锚杆加固围岩。在计算过程中，根据隧道围岩和支护结构的物理力学指标，结合铁路隧道、 公路隧道设计规范及相关规范加以选取。 在隧道支护体系中，超前支护的刚度和 周围岩体相差较大，而超前支护的真正作用是在施工过程中起到及时加固、限制塑性区的发展、使围岩能够保持较好的连续性和整体性，从而使围岩能够很好地 起到自承作用，故在数值模拟时对超前支护常采用提高围岩

6、c、©值的方法进行概化处理，即采用将超前支护加固圈地层力学参数适当加大的方法来模拟地层超前支护。根据试验结果，所确定的具体参数如表 1所示。表1围岩及隧道结构物理力学参数材料弹性模量(GPa)泊松比岩体重度(kN/m 3)内聚力(MPa)内摩擦角(°围岩1.30.3024500.1539衬砌27.50.2025002.4254锚杆2000.3079603. 计算采用的材料屈服准则计算采用弹塑性平面应变模型。岩土材料的非线性按DP材料处理，在ANSYS程序中，DP材料选项使用 Drucker-Prager屈服准则，此屈服准则对 Mohr-Coulolnb准则给予近似，以此来代

7、替 Mohr-Coulomb准则。其流动准则可 以使用相关流动准则也可以使用不相关流动准则，其屈服面并不随着材料的逐渐 屈服而改变，因此没有强化准则，然而其屈服强化随着侧限压力的增加而相应增 加，其塑性行为被认为是理想弹塑性。 另外，作为岩体的两个重要的参数内聚力 c和内摩擦角©都能通过材料数据表输入。4. 计算步骤及程序的实现数值计算的基本思路是：将整个开挖、支护过程设置为若干个荷载步，在各 个荷载步中实现岩体开挖、支护等步骤，并逐一求解，直至最终形成围岩一支护 体系为止。具体步骤： 隧道开挖之前，在岩体荷载作用下对模型进行平衡计算，这是对模型进 行的第一步求解，得围岩的初始应力分

8、布。 为实现隧道开挖过程，将上台阶代表被开挖掉的岩体和喷射混凝土层的 单元一同杀死，对模型进行第二步求解。 为实现喷射混凝土支护的过程，将上台阶代表喷射混凝土层的单元复活， 并改变其材料属性，对模型进行第三步求解。 为实现隧道开挖过程，将下台阶代表被开挖掉的岩体和喷射混凝土层的单 元一同杀死，对模型进行第四步求解。 为实现喷射混凝土支护的过程，将下台阶代表喷射混凝土层的单元复活， 并改变其材料属性，对模型进行第五步求解。5. ANSYS模型的建立根据张涿高速公路南宫一号隧道的相关尺寸，对有代表性断面，建立二维弹塑性有限元计算模型。模型计算范围在水平方向宽度取大于隧道宽度的6倍(90m )，下边

9、界取洞高的2倍(16m),上边界可取隧道的实际埋深(40m)。模型 的边界条件采用施加约束的方法，在模型的底面加丫方向的位移约束，在隧道两侧的边界上施加 x方向的位移约束以模拟岩体的沉降。岩体和混凝土使用 ANSYS程序中的二维四节点等参单元 PLANE42模拟，锚杆用平面杆单元LINK 1来模拟，喷射混凝土采用梁单元 BEAM3模拟。有限元计算模型如图1所示。图1计算模型网格划分6. 单元划分(1) 整体网格划分及单元划分如下图所示:整体网格划分及单元划分(2) 计算过程：加自重计算后ANPil 57L_51T?-：KTZ9- 3ft电科】f-EltM? G4W1；：1 Mg Tf Z旳自重

10、作用下水平方向位移云图自重作用下竖直方向位移云图H0CU1 輩迎T：HliLfW?« 1LM>NT-.un+pr- jsflfftir-fliam-rnsj.TiflMjtoaHw Aa*J.V*a.l自重作用下水平方向应力云图自重作用下竖直方向应力云图DOI 3OT：諷-7IKW-»S3"1讨龙 HS3-3&U3J-iOKI-AI«M-BJfjQa-3444：TfkJMt?ft!iMMl SWEf IMtLbBf faiiLjpIhfg 3皿匚:J LUT-V自重作用下第三王应力云图自重作用下第一主应力云图(2)隧道上台阶开挖后(即开挖土

11、体 1后)ANxnx5riJ ±=tdT|iMl鋼Rhiviii【l*odek;n-3 Rmljriiji二二STEMRKM3E -H3K3Xi.T 13 1：13隧道上台阶开挖后模型隧道上台阶开挖后水平方向位移云图:工 EHT.,MH5F总討恒-.：-.417i-血*r1tBerrlUllJlTnwl CAKfSE KHkUia MLp3>ANSEX74UWL C»nr» Kdt431|隧道上台阶开挖后竖直方向位移云图 隧道上台阶开挖后水平方向应力云图隧道上台阶开挖后竖直方向应力云图隧道上台阶开挖后第一主应力云图ANKT u Ml, IfiMiLL二II

12、iriEsriZZIE-JTH ±1TZIE"M IE MU.IE! *-LH'PSI Mil MlANKW n 2IZ1lldlafi"右WhirT ；科|45i'-ifKT.Titf 心-.jsihi"；wL Eau話屈i fem】冲 Auljtur14IKM-T13Z3-2LG4J隧道上台阶开挖后第三主应力云图L3EAN江1斗TMM垃7前EZZM-FMO. W&H-3E-iwHd.irt:也*liKTM；舶：E.3S1032iitM-TSfi?9-1S1!-WT5E-E?53-U33-nut-san：i!吗 dm?«

13、;ml £4tdCFASMl出 t>Uf隧道上台阶初期支护轴力图ini rats=h=-jin -4 oc«?kuz aeuti Q -XU.C 123=31MU 4I9J1ZZIfclAN缈tz議It!UbMpMrQI口-ILT.fig-23.34.«3tfl 珂IU.514MLR:乩疽Thaw： Cm? rj-B ：?msl :cmursAuLyExa !隧道上台阶开挖后初期支护剪力图隧道上台阶开挖后初期支护弯矩图(3) 隧道下台阶开挖后a mm THTWiFW-ll- .W£-3a. IL bE-U.CWE.-4JIIUUTIomLB3del

14、l«Q： ftMlxtX#隧道下台阶开挖后模型隧道下台阶开挖后水平方向位移云图ZUL iJTZaJKSif沖弗U】-曲厲騎風理-ML-3-.Omit土材-MMH翻 #4)“£"汀-stre-tiKK-WEfiM-FfflT-3£394BS«OTamL Seflnrm 由】lsq h>iis«iv!隧道下台阶开挖后竖直方向位移云图 隧道下台阶开挖后水平方向应力云图£7 13 SLLi-押wtbimm'叫iwfflr-.LBiiin-anm-“詰JlfG-1ZJE+-3"-L<11C-7t3

15、7;5ANuu aqjmii隧道下台阶开挖后竖直方向应力云图 隧道下台阶开挖后第一主应力云图-DEST1£5»ETIW>5隧道下台阶开挖后第三主应力云图NIP *-«np ffi-SDKM M EllB-fiSiAN网EJ时L4LU1wnp刊i h<wmiM-JG3mil>1HAL1I411L41«"Talbtl EHfU玄匸NOdtlUd 血】胆显隧道下台阶初期支护轴力图meS&CSB -4Kfe JMiatT 产wEBMJOT U ZQ3UEliiH5?=am mTHUZLH J1HZ：MVa-51E3SMANM

16、fi.9 d£Umu"ml CDWEVn 惦桃】H那 MllpLPLgA :-4131JlUJbf C3nil：.FXE 幽 <tt】.l吗 3 詡 14 I隧道下台阶开挖后初期支护剪力图隧道下台阶开挖后初期支护弯矩图7结果分析(1)隧道周围的围岩位移从变形图和位移图可以看出，隧道在开挖过程中，再不做二衬的情况下，总 的拱顶下沉在4.2959cm左右，两侧边墙的水平位移最大值在 1.2cm左右。隧道 周围的围岩中的移动趋势：拱顶下沉、两侧边墙张开，同时围岩在拱顶部分形成 一个“V”型槽。总的来说，从隧道周围变形的情况看，采用上下台阶法开挖修 建此隧道是安全的，围岩基本

17、能够稳定，同时要及时做二衬加固。(2)隧道周围的围岩应力从各个方面地层应力图以及主应力图可以看出， 随着隧道的开挖修建，整个 地层大部分区域都是受压的， 只是在隧道附近一个很小的区域范围内出现拉应力。 同时从图中可知， 拉应力区域都在所加固的围岩范围以内， 因此说明， 本隧道设 计中，所采用的加固措施是合理的，并且是有效的。从整个应力图可以得出，所 设计的初期支护参数能基本满足施工过程中围岩的稳定。（3）衬砌结构的变形和内力从初衬砌结构的变形和内力可以看出， 边墙的轴力比较大， 有可能出现应力 集中的现象。所以，建议在施工过程中，应在拱角处打锁角锚杆，并适当加厚此 处的衬砌结构，同时还有采用配

18、钢筋的混凝土作为二次衬砌来满足设计要求。finish/clear /COM,Structural! 指定结构分析 /TITLE,Tunnel Construct Analysis ! 定义工作标题 /FILNAM,support,1! 定义工作文件名 ！进入前处理器 /PREP7 !定义单元类型 ET,1,BEAM3!定义衬砌支护单元 KEYOPT,1,6,1 局部坐标系输出力、弯矩 ET,2,PLANE42!定义围岩单元KEYOPT,2,3,2! Plane strain ET,3,LINK1!定义 LINK1 单元 !定义材料属性 !衬砌支护 MP,EX,1,2.75E10 MP,PRXY

19、,1,0.2 MP,DENS,1,2500 TB,DP,1!采用 D-P 模型TBDA TA,1,2.42E6,54 !围岩材料MP,EX,2,1.3E9 MP,PRXY,2,0.3MP,DENS,2,2450 TB,DP,2TBDA TA,1,0.15E6,39 ！内粘聚力 内摩擦角 !挖去土体材料 MP,EX,3,4.5E8 MP,PRXY,3,0.3 MP,DENS,3,2450 TB,DP,3TBDA TA,1,0.1E6,24.3命令流 :!锚杆MP,EX,4,200E9 MP,PRXY,4,0.3 MP,DENS,4,7960 Modeling!定义实常数R,1,0.3,0.3*0

20、.3*0.3/12,0.3, !衬砌支护实常数R,2,3.14*0.025*0.025/4,!锚杆实常数NUMSTR,KP,1NUMSTR,LINE,1NUMSTR,AREA,1NUMSTR,VOLU,1! CSYS,0 k,1,0,14.475 k,2,0,-3.525 k,3,5.6098,-2.6285 k,4,1.4247,-3.4685 k,5,5.1423,-1.2032 k,6,6.6179,-1.4726 k,7,5.9709,-2.4536 k,8,-1.4488,0 k,9,6.7512,0 k,10,6.6761,-1.1071 k,11,0.9012,0 k,12,4.

21、8631,4.3042 k,13,6.6267,1.2006 k,14,0,-0.9791 k,15,0,6.2016 k,16,3.8021,5.1124 k,17,0,-7.525 k,18,6.8564,-6.4293 k,19,1.7413,-7.456 k,20,10.5529,-2.191 k,21,8.1805,-5.7879 k,22,10.7512,0 k,23,10.6395,-1.6472 k,24,7.572,7.2473 k,25,10.5415,2.0215 k,26,0,10.2016 k,27,5.9201,8.5057 k,28,-4.8631,4.3042k

22、,29,-1.3279,6.0778l,31,52,k,30,-0.9012,0l,52,9,k,31,-6.7512,0l,53,54,k,32,-5.6621,3.3995l,55,56,k,33,1.4488,0l,57,58,k,34,-6.6179,-1.4726l,59,60,k,35,-6.7429,-0.37l,59,61,k,36,-5.1423,-1.2032l,57,62,k,37,-5.6098,-2.6285l,55,63,k,38,-6.4937,-1.8542l,54,49,k,39,-4.2384,-3.0189l,61,64,k,40,-6.8564,-6.4

23、293l,62,65,k,41,-5.1803,-6.9064l,63,66,k,42,-10.5529,-2.191l,51,66,k,43,-10.0974,-3.5901l,66,65,k,44,-10.7512,0l,65,64,k,45,-10.7388,-0.5505l,60,58,k,46,-7.572,7.2473l,58,56,k,47,-8.9174,5.7239l,56,53,k,48,-2.0677,10.0088l,59,57,k,49,12.8586,50l,57,55,k,50,29.6587,50l,55,54,k,51,45.6987,50l,61,62,k,

24、52,0,0l,62,63,k,53,-46.4587,50l,63,49,k,54,-12.8512,50l,26,67,k,55,-12.8512,12.3016l,17,68,k,56,-46.4587,12.3016l,22,69,k,57,-12.8512,-9.625l,44,70,k,58,-46.4587,-9.625LARC,2,3,4k,59,-12.8512,-25.525LARC,3,6,7k,60,-46.4587,-25.525LARC,6,9,10k,61,12.8586,-25.525LARC,9,12,13k,62,12.8586,-9.625LARC,12,

25、15,16k,63,12.8586,12.3016LARC,17,18,19k,64,45.6987,-25.525LARC,18,20,21k,65,45.6987,-9.625LARC,20,22,23k,66,45.6987,12.3016LARC,22,24,25k,67,0,12.3016LARC,24,26,27k,68,0,-9.625LARC,15,28,29k,69,12.8586,0LARC,28,31,32k,70,-12.8512,0LARC,31,34,35l,49,50,LARC,34,37,38l,50,51,LARC,37,2,39LARC,40,17,41al

26、lselLARC,42,40,43!删除面LARC,44,42,45FLST,2,4,5,ORDE,2LARC,46,44,47FITEM,2,10LARC,26,46,48FITEM,2,-13AL,5,24,6,21ADELE,P51XAL,12,27,11,24!生成面AL,1,2,16,15,27FLST,2,11,4a,56,60,64,66! 通过 4 个FITEM,2,60关键点生成一个面积区域FITEM,2,28asbl,all,allFITEM,2,146!通过线分割面生成新面FITEM,2,152adele,4!删除面FITEM,2,158NUMCMP,AREA!压缩面编号

27、FITEM,2,164!生成锚杆FITEM,2,170asel,s,15FITEM,2,176! 选择面 15FITEM,2,182csys,1FITEM,2,181!激活柱坐标系FITEM,2,65wprota,-90!AL,P51X工作平面绕 X 轴旋转 -90 度FLST,2,10,4*do,i,1,30,1FITEM,2,56!循环控制FITEM,2,65wprota,-6! 工作平面绕Y 轴旋转 -6 度FITEM,2,194asbw,all ! 用工作平面切割所选择的所有面FITEM,2,200*enddoFITEM,2,197FITEM,2,212Lcomb,89,92,0FIT

28、EM,2,209Lcomb,186,190,0FITEM,2,214Lcomb,64,70,0FITEM,2,227Lcomb,82,77,0FITEM,2,31Lcomb,204,199,0AL,P51XLcomb,211,216,0FLST,2,10,4Lcomb,99,95,0FITEM,2,31Lcomb,181,185,0FITEM,2,26Lcomb,49,65,0FITEM,2,49Lcomb,36,101,0FITEM,2,72Lcomb,178,187,0FITEM,2,78Lcomb,223,217,0FITEM,2,84FITEM,2,90l,55,157FITEM,2,

29、87l,57,96FITEM,2,70l,62,155FITEM,2,57l,63,98AL,P51XFLST,2,11,4FITEM,2,11FITEM,2,36FITEM,2,68FITEM,2,41FITEM,2,75FITEM,2,104FITEM,2,80FITEM,2,110FITEM,2,96FITEM,2,116AL,P51XFITEM,2,122FLST,2,11,4FITEM,2,128FITEM,2,28FITEM,2,143FITEM,2,61FITEM,2,29FITEM,2,92FITEM,2,58FITEM,2,95FITEM,2,70FITEM,2,100AL,

30、P51XFITEM,2,107FLST,2,11,4FITEM,2,113FITEM,2,137FITEM,2,119FITEM,2,37FITEM,2,125FITEM,2,149FITEM,2,131FITEM,2,155FITEM,2,141FITEM,2,161AL,P51XFITEM,2,167!划分网格生成有限元模型FITEM,2,173!划分梁单元FITEM,2,178mat,1FITEM,2,82!指定梁单元材料特性FITEM,2,59type,1FITEM,2,29Lsel,s,54AL,P51Xlsel,a,35FLST,2,10,4lsel,a,45,46FITEM,2,

31、82lsel,a,10FITEM,2,62lsel,a,74FITEM,2,30lsel,a,89FITEM,2,229lsel,a,102,138,6FITEM,2,217lsel,a,140FITEM,2,218lsel,a,145FITEM,2,202lsel,a,51FITEM,2,206lsel,a,151,175,6FITEM,2,43lsel,a,188FITEM,2,38lsel,a,186AL,P51Xlsel,a,193FLST,2,10,4lsel,a,196FITEM,2,92lsel,a,205FITEM,2,63lsel,a,208FITEM,2,30lsel,a,

32、34FITEM,2,55lsel,a,226FITEM,2,40lsel,a,23lsel,a,66lsel,a,64 lsel,a,71 lsel,a,77 lsel,a,83 lsel,a,86 lsel,a,93 lsel,a,47 lsel,a,105 lsel,a,111 lsel,a,117 lsel,a,123 lsel,a,129 lsel,a,142 lsel,a,136 lsel,a,32 lsel,a,148 lsel,a,154 lsel,a,160 lsel,a,166 lsel,a,172 lsel,a,179 lsel,a,50 lsel,a,191 lsel,a

33、,199 lsel,a,33 lsel,a,211 lsel,a,224 lsel,a,228 lesize,all,1 lmesh,all mat,4!指定锚杆单元材料特性 type,3 real,2 lsel,s,203 lsel,a,219 lsel,a,225 lsel,a,220 lsel,a,53 lsel,a,44 lsel,a,48 lsel,a,69 lsel,a,76 lsel,a,81 lsel,a,97 lsel,a,103 lsel,a,109 lsel,a,115 lsel,a,121 lsel,a,127 lsel,a,133 lsel,a,139 lsel,a,

34、135 lsel,a,147 lsel,a,153 lsel,a,159 lsel,a,165 lsel,a,171 lsel,a,177 lsel,a,183 lsel,a,189 lsel,a,195 lsel,a,201 lsel,a,198 lsel,a,213 lsel,a,210 lsel,a,215 lsel,a,39 lsel,a,52 lsel,a,67 lsel,a,73 lesize,all,3 lmesh,all allsel !划分开挖区 mat,3 type,2 FLST,5,2,4,ORDE,2 FITEM,5,3 FITEM,5,-4 CM,_Y,LINE LS

35、EL, , , ,P51X CM,_Y1,LINE CMSEL,_Y !*LESIZE,_Y1, , ,10, , , , ,1 !*MSHAPE,0,2D MSHKEY,0 !* FLST,5,2,5,ORDE,2 FITEM,5,9 FITEM,5,14 CM,_Y,AREA ASEL, , , ,P51X CM,_Y1,AREA CHKMSH,'AREA' CMSEL,S,_Y !*AMESH,_Y1!*CMDELE,_Y CMDELE,_Y1 CMDELE,_Y2 !*！划分加固区 mat,2!赋予围岩单元属性 type,2 FLST,5,23,4,ORDE,23 FI

36、TEM,5,42 FITEM,5,79 FITEM,5,85 FITEM,5,88 FITEM,5,91 FITEM,5,94 FITEM,5,98 FITEM,5,106 FITEM,5,112 FITEM,5,118 FITEM,5,124 FITEM,5,130 FITEM,5,134 FITEM,5,144 FITEM,5,150 FITEM,5,156 FITEM,5,162 FITEM,5,168 FITEM,5,174 FITEM,5,180 FITEM,5,184FITEM,5,192FITEM,5,207CM,_Y,LINELSEL, , , ,P51XCM,_Y1,LINE

37、CMSEL,_Y!*LESIZE,_Y1, , ,3, , , , ,1 !*FLST,5,60,4,ORDE,59FITEM,5,11FITEM,5,26FITEM,5,36FITEM,5,-38FITEM,5,40FITEM,5,-41FITEM,5,43FITEM,5,49FITEM,5,55FITEM,5,68FITEM,5,72FITEM,5,75FITEM,5,78FITEM,5,80FITEM,5,84FITEM,5,87FITEM,5,90FITEM,5,95FITEM,5,-96FITEM,5,100FITEM,5,104FITEM,5,107FITEM,5,110FITEM

38、,5,113FITEM,5,116FITEM,5,119FITEM,5,122FITEM,5,125FITEM,5,128FITEM,5,131FITEM,5,137FITEM,5,141FITEM,5,143FITEM,5,146FITEM,5,149FITEM,5,152FITEM,5,155FITEM,5,158FITEM,5,161FITEM,5,164FITEM,5,167FITEM,5,170FITEM,5,173FITEM,5,176FITEM,5,178FITEM,5,181FITEM,5,-182FITEM,5,194FITEM,5,197FITEM,5,200FITEM,5

39、,202FITEM,5,206FITEM,5,209FITEM,5,212FITEM,5,214FITEM,5,217FITEM,5,-218FITEM,5,227FITEM,5,229 CM,_Y,LINE LSEL, , , ,P51X CM,_Y1,LINE CMSEL,_Y !*LESIZE,_Y1, , ,1, , , , ,1 !*FLST,5,60,5,ORDE,4FITEM,5,15FITEM,5,-72FITEM,5,75FITEM,5,-76 CM,_Y,AREA ASEL, , , ,P51X CM,_Y1,AREA CHKMSH,'AREA' CMSEL

40、,S,_Y !*AMESH,_Y1!*CMDELE,_YCMDELE,_Y1CMDELE,_Y2 !*！划分周围mat,2!赋予围岩单元属性type,2FLST,5,4,4,ORDE,2FITEM,5,58FITEM,5,-61CM,_Y,LINE LSEL, , , ,P51X CM,_Y1,LINE CMSEL,_Y !*LESIZE,_Y1, , ,8, , , , ,1 !*FLST,5,4,4,ORDE,4 FITEM,5,56 FITEM,5,-57FITEM,5,62FITEM,5,-63 CM,_Y,LINELSEL, , , ,P51X CM,_Y1,LINE CMSEL,_

41、Y !*LESIZE,_Y1, , ,7, , , , ,1!*FLST,5,8,4,ORDE,6 FITEM,5,28FITEM,5,-31FITEM,5,65FITEM,5,70FITEM,5,82FITEM,5,92 CM,_Y,LINELSEL, , , ,P51X CM,_Y1,LINE CMSEL,_Y !*LESIZE,_Y1, , ,3, , , , ,1 !*amap,10,55,157,26,67 amap,11,55,157,44,70 amap,12,70,44,96,57 amap,13,96,57,68,17 amap,73,155,62,68,17 amap,74

42、,155,62,69,22 amap,77,98,63,69,22 amap,78,98,63,67,26 FLST,5,2,4,ORDE,2 FITEM,5,17 FITEM,5,20 CM,_Y,LINE LSEL, , , ,P51X CM,_Y1,LINE CMSEL,_Y !*LESIZE,_Y1, , ,14, , , , ,1 !*FLST,5,4,4,ORDE,4FITEM,5,6FITEM,5,-7 FITEM,5,14 FITEM,5,-15 CM,_Y,LINE LSEL, , , ,P51X CM,_Y1,LINE CMSEL,_Y !*LESIZE,_Y1, , ,1

43、6, , , , ,1 !* amap,5,56,55,57,58 amap,8,62,63,66,65 FLST,5,3,4,ORDE,3 FITEM,5,8FITEM,5,-9FITEM,5,13 CM,_Y,LINE LSEL, , , ,P51X CM,_Y1,LINE CMSEL,_Y !*LESIZE,_Y1, , ,16, , , , ,1 !*FLST,5,4,4,ORDE,4FITEM,5,18FITEM,5,-19FITEM,5,22FITEM,5,25 CM,_Y,LINE LSEL, , , ,P51X CM,_Y1,LINE CMSEL,_Y !*LESIZE,_Y1

44、, , ,15, , , , ,1 !* amap,3,58,57,59,60 amap,6,62,57,59,61 amap,4,62,65,64,61 FLST,5,4,4,ORDE,4 FITEM,5,16 FITEM,5,21 FITEM,5,24 FITEM,5,27 CM,_Y,LINELSEL, , , ,P51X CM,_Y1,LINE CMSEL,_Y !*LESIZE,_Y1, , ,15, , , , ,1 !*FLST,5,2,4,ORDE,2 FITEM,5,5FITEM,5,12 CM,_Y,LINE LSEL, , , ,P51X CM,_Y1,LINE CMSE

45、L,_Y !*LESIZE,_Y1, , ,16, , , , ,1 !*FLST,5,2,4,ORDE,2 FITEM,5,1FITEM,5,-2 CM,_Y,LINE LSEL, , , ,P51X CM,_Y1,LINE CMSEL,_Y !*LESIZE,_Y1, , ,8, , , , ,1PLNSOL,U,Y ,0,1!绘制竖直方向位移云图!*PLNSOL,S,X,0,1!绘制水平方向应力云图amap,1,53,54,55,56PLNSOL,S,Y,0,1!绘制竖直方向应力云图amap,7,54,55,63,49PLNSOL,S,1,0,1!绘制第一主应力云图amap,2,51,6

46、6,63,49PLNSOL,S,3,0,1!绘制第三主!（3）施加约束和荷载应力云图/SOLUESEL,S,411,428! 选择单元!施加约束ESEL,A,429,430!补选单元csys,0ESEL,A,608,626,6nsel,s,loc,x,-46.4587!ESEL,A,621,627,6选择 X=-52 线上所有节点ESEL,A,450,453,3nsel,a,loc,x,45.6987!ESEL,A,462,474,6选择 X=52 线上所有节点ESEL,A,483,531,6d,all,ux ! 对所选择节点约束 X 方向位移ESEL,A,539,593,6allselESE

47、L,A,596nsel,s,loc,y,-25.525!ESEL,A,605选择 Y=-65 线上所有节点NFORCE,ALL,ALL!提取所选单d,all,uy !对所选择节点约束 Y 方向位移元的节点力!施加重力加速度FINISHacel,10!进行隧道上台阶开挖NSUBST,5,100,1!设置求解步/SOLU!进入求解器NROPT,FULL, ,!采用全牛ANTYPE,REST,1! 重新启动求顿拉普森法进行求解解器FINISHesel,s,mat,1,4,3/PREP7选择材料号为 1、 4 的单元esel,s,mat,1,4,3!ekill,all!杀死所选择的单元选择材料号为 1

48、、4 的单元esel,allekill,all !杀死所选择的单元ESEL,S,172,350!选择上台阶开esel,all挖土体单元esel,s,live!选择活单元EKILL,ALL! 对所选单元nsle,s赋予“死属性”!选择节点ESEL,S,LIVE!选择具“生属nsel,inve性”的单元!反选择当前节点F,1,FX,114600d,all,all!F,2,FX,107640约束所选择节点、自由度F,3,FX,-62520allselF,9,FX,-113580/SOLU!进入求解器F,10,FX,-120180/STATUS,SOLUF,11,FX,120120ALLS!选择所有内

49、容F,12,FX,99420SOLVE!求解计算F,13,FX,90300/POST1!进入后处理器F,14,FX,80460PLDISP,1 ! 显示变形情况F,19,FX,-4903.8PLNSOL,U,X,0,1 绘制水平方向位移云图F,20,FX,-12900F,21,FX,58818F,28,FX,70620F,29,FX,61380F,31,FX,52530F,33,FX,43884F,35,FX,35442F,37,FX,27174F,39,FX,19074F,41,FX,11034F,42,FX,3046.8F,44,FX,-21030F,46,FX,-29352F,48,FX

50、,-37890F,50,FX,-46680F,52,FX,-55734F,53,FX,-75720F,54,FX,-65340F,56,FX,-86280F,57,FX,-96300F,58,FX,-105480F,172,FX,-3166.8F,173,FX,-2002.8F,174,FX,-2095.8F,175,FX,-2245.2F,176,FX,-2403F,177,FX,-2514F,178,FX,-2645.4F,179,FX,-2842.2F,180,FX,-2974.2F,181,FX,-3084.6F,182,FX,-3294F,183,FX,-3457.8F,184,FX,-3634.2F,185,FX,-3837.6F,186,FX,-3927.6F,187,FX,-4107.6F,188,FX,-4334.4F,189,FX,-4444.2F,190,FX,-4792.2F,1,FY,49554F,2,FY,68400F,3,FY,-84060F,9,FY,39192F,10,FY,19410F,11,FY,28320F,12,FY,84660F,13,FY,98160