隧道力学-围岩特征曲线

1、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2第 3 章 计算结果及分析531 数据处理532 围岩特征曲线绘制533 结果分析6参考文献7FLAC3D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

2、）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h 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

3、砌厚度为0.1 米，gen zone radcylinder p0 0 0 0 &p115 0 0&p20 1 0&p30 0 15&p415 1 0&p50 1 15&p615 0 15 &p715 1 15 &p83 0 0&p90 0 3&p10 3 1 0&p11 0 1 3&size 5 1 8 11 &ratio 11 1 1.2 &group outsiderock;定义围岩分块gen zone cshell p0 0 0 0 &p13 0 0&p20 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.

4、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

5、.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 lin

6、ingprop 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

7、;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 3 model 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

8、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五级围岩弹性模量 =5e8 剪切模量 =1.071428e8埋深150米埋深100米埋深50米衬砌弹性模量位移内力衬砌弹性模量位移内力衬砌弹性模量位移内力1.52E+080.03572951901.52E+080.01791744601.52E+080.011

9、96866001.52E+090.024311779001.52E+090.015021313001.52E+090.011481040001.52E+100.020543089001.52E+100.013531899001.52E+100.011011250001.52E+110.019593651001.52E+110.013211990001.52E+110.010921270001.52E+120.01953698001.52E+120.013172015001.52E+120.010921260001.52E+130.019483708001.52E+130.01317202500

10、1.52E+130.01091280001.52E+140.019493704001.52E+140.013142040001.52E+140.010911270001.52E+150.019483709001.52E+150.013162021001.52E+150.01091127000表 3.1-2 级围岩下数据处理结果汇总四级围岩弹性模量 =1.923e9剪切模量 = 4.167e9埋深150 米埋深100米埋深50米衬砌弹性模量位移内力衬砌弹性模量位移内力衬砌弹性模量位移内力1.52E+080.002232523001.52E+080.0017032552001.52E+080.00

1152E+090.0022172523001.52E+090.0017022545001.52E+090.0013142403001.52E+100.0021692536001.52E+100.0016882531001.52E+100.0013092349001.52E+110.0019973553001.52E+110.0016133036001.52E+110.0012652592001.52E+120.0018514851001.52E+120.0015124035001.52E+120.0012392724001.52E+130.0018375003001.52

12、E+130.0015054097001.52E+130.0012372740001.52E+140.0018355037001.52E+140.0015044117001.52E+140.0012342786001.52E+150.0018355039001.52E+150.0015044116001.52E+150.00123328060032 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