FLAC3D课程设计-某隧道工程数值模拟分析

某隧道工程数值模拟学院：土木工程学院班级： 地下13-1班学号：311307001111姓名： 冯 少 飞2016年12月21日一.工程概况.............................................. 31.隧道概况............................................ 32.地形地貌.......................................... 3二.水文地质条件.......................................... 4三.计算模型建立.......................................... 53.1数值模拟...................................... 53.2计算模型建立...................................... 5四.数值模拟结果分析...................................... 64.1周边地层应力变化分析.............................. 64.2周边地层位移变化分析............................. 10五.主要计算结果......................................... 15六.本门课程学习心得..................................... 15某隧道工程数值模拟分析一.工程概况1.隧道概况xx隧道为高速四线分离式曲线隧道,左洞ZK82+313-ZK83+433,长1120m，右洞YK82+310-YK83+443,长1131m。左右线间距15-34m，进口至出口设置2.3％的一字上坡。隧道进口(汝城端)洞门处于陡坡地带，边坡坡角约40-45°，左洞进口里程桩号为ZK82+313，右洞里程桩号为YK82+310，隧道埋深均小于10m，属Ⅳ级围岩，岩石坚硬，岩体较破碎，呈镶嵌碎裂结构，长期不支护，可发生拱部松动破坏。隧道轴线与地形等高线右交角约呈80°相交，左右洞口均无偏压。隧道出口(郴州端)洞门地处缓坡地段，边坡坡角约30°，左洞出口里程桩号为ZK83+433，右洞里程桩号为YK83+441，隧道埋深均小于5m，属Ⅴ级围岩，围岩为风化页岩，薄层状，岩质很软，破碎，碎裂松散结构，自稳能力差，抗冲刷能力弱，开挖时易产生滑塌。隧道洞身围岩级别为Ⅴ、Ⅳ、Ⅲ级，在ZK82＋690附近发育一溶蚀裂隙，岩体破碎。K82＋890-K83＋020段受断层挤压揉皱影响，岩石破碎，局部可能存在溶蚀裂隙和扭曲褶皱。隧道区内地下水水量小2.地形地貌该隧道位于xx县xx镇xx村至xx乡的下欧村之间，隧道地形起伏不平，冲沟、山峰交错。洞顶地面高程530.0～660.0m，相对高差约130.0m，属低山地貌。隧道底板设计高492.0～510.0m，隧道最大埋深约130.0m。隧道K82+310～+500段轴线与地形线基本垂直或呈大角度相交，自然边坡较陡，约50～60°，基岩出漏地。隧道洞身K82+500～K83+150段隧道轴线大部分顺山坡地形等高线穿行，自然坡度相对较缓，约30～40°，基岩大部分出漏，局部有粉质粘土覆盖；K83+150～K836+433隧道出口段轴线与地形等高线基本垂直或大角度相交，上部覆盖层粉质粘土。交通很不方便。3.地层岩性隧道区所出漏的地层为第四系覆盖层和泥盆系上统锡矿山组地层，现按从新到老依次分述如下：（1）第四系全新统（Qh）I种植土：浅黄色，稍湿，呈松散状，含较多的植物根系，厚度〈1.00m，分布于隧道口的稻田及旱土中。（2）第四系更新统（Qp）Ⅱ粉质粘土：黄褐色，稍湿，硬塑状，含少量角砾及砂粒，厚0.7～15.50m，主要分布于隧道出口（郴州端）的山坡上。（3）泥盆系上统锡矿山组上段（Dx2）Ⅲ页岩：灰黄色、薄层状，岩质软，破碎，呈土夹碎石状、碎块状，分布于K82+870～出口段，已揭露厚度20m，与下伏泥盆系上统锡矿山组下段地层呈整合接触。（4）泥盆系上统锡矿山组下段（Dx1）Ⅳ灰岩：灰色、灰黑色，薄层状-中厚层状，局部夹泥质条带，微晶结构，节理裂隙发育，呈细脉状，并有白色方解石充填，岩质坚硬较完整，为中微风化岩，物探揭露发育陡倾角裂隙，并有溶蚀。隧道区内均有分布。4.地质构造隧道处于南岭东西向大型构造带北缘的湘东南北向印支褶断带。区域性断裂走向NNE，倾向SE，倾角陡，一般在80°左右，并伴随NW向次生断裂。二.水文地质条件隧道区内地下水主要有孔隙水、基岩裂隙水和岩溶水三种类型，孔隙水赋存于第四系覆盖层的亚粘土中，以渗流的形式排泄于低洼处。一般水量小，水位低，受大气降水的补给；基岩裂隙水赋存于基岩裂隙及断层破碎带中，以下降泉的形式向低洼处排泄，受大气降水和孔隙水的补给；岩溶水主要赋存于碳酸盐岩泥质的溶蚀裂隙中，一般埋藏较深，水位稳定，水量较大，以岩溶泉的形式排出，受大气降水、孔隙水及裂隙水的补给。三.计算模型建立3.1数值模拟方法有限差分法3.2计算模型建立隧道开挖：(为了方便计算隧道分五次开挖）开挖次数第一次第二次第三次第四次第五次开挖深度0~6m6m~12m12m~18m18m~24m24~30m开挖完全后效果图：重力作用下（初始状态下）的水平应力变化：第二次开挖下（6m~12m）的竖向应力变化:第 三 次 开 挖 下 （ 12m~18m ） 的 水 平 应 力 变 化 :第五次开挖下（24m~30m）的竖向应力变化：4.2周边地层位移变化分析（1）竖向位移重力作用下（初始状态下）的竖向位移：m）的竖~12m）的第三次开挖下（12~18m）的竖向位移：（2）水平位移重力作用下（初始状态下）的水平位移：（0~6m）~12m）的第三次开挖下（12m~18m）的水平位移：m~24m）的m~30m）的五.主要计算结果计算结果如上图所示（不太懂的看图）六.本门课程学习心得学习了FLAC3D这门课程，并且动手做了这门课的课程设计之后，总体的感觉是学海无涯.....很无语，学到最后并且做完课程设计之后感觉很迷茫，做的课程设计都是根据别人的命令一步一步往里边套，效仿别人的程序，一步一步得出的结论图形。这门课真的很难。在难的同时我感觉这门课程非常的实用，怎么说呢，简单点就是能在我们的以后的工作中增加我们的软实力，学几门有用的软件可以使我在以后参加工作的时候给我带来很大的自信，当让对我来说还需更加努力的学习、钻研、应用。FLAC3D这门课程虽然上课时间短，但是每节课都是精华。在大学里有了太多的基础课程，基础课程大多都比较枯燥无味，也许在第一个学期里我们还能够保持着新鲜感，但是在6学期之后，可以说再有新鲜感就是一件比较困难的事情了，我们都已经开始变得迟钝了。其次的，没有认识到这门课程的价值。这门课的价值我已经在上面说过了，是不言而喻的。但是并不是每个同学毕业之后都会从事地下空间行业，也不是每个同学都知道这门课程的意义已经不仅仅局限于地下空间这个范畴。或许有些人觉得反正以后不是这个发展方向，也就不在乎这个课程吧。我个人觉得这门课确实是挺好的，果认真学必能学到很多东西，动手实践能力和从整个大体分析的逻辑性思维也会明显增强，不管以后从事哪个方面的工作，这对以后来说都是一笔很大的隐性财富。附：建模命令：newgenzoneradcyp0000 p110.100p20300p30010.1size220105dim6.16.16.16.1rat1111.1grouptutigenzonecshellp0000p16.100p20300p3006.1size220104dim 5.75.75.75.7rat1111 groupzhihu1fillgroupsuidao1genzoneradcyp0000 p100-10.1p20300p310.100size220105dim2.96.12.96.1rat1111.1grouptutigenzonecshellp0000p100-2.9p20300p36.100size220104dim 2.55.72.55.7rat1111 groupzhihu2fillgroupsuidao2genzonebrickp010.100p15000p210.1300p310.1010.1size10205rat1111.1grouptutigenzonebrickp00010.1p110.1010.1p203010.1p30030size52010rat1111.1grouptutigenzonebrickp010.1010.1p150010.1p210.13010.1p310.1030size102010rat1111.1grouptutigenzonebrickp010.100p110.10-10.1p210.1300p35000size52010rat1111.1grouptutigenzonebrickp000-10.1p100-20p2030-10.1p310.10-10.1size5205rat1111.1grouptutigenzonebrickp010.10-10.1p110.10-20p210.130-10.1p3500-10.1size52010rat1111.1grouptutigenzonereflectnorm-100orig000modelmohorpropbulk2.0e9 shear4.1e9poisson0.25coh0.5e6 fric50tension0.5e6rangez030inidens2000rangez030propbulk6.0e9shear10.0e9poisson0.2coh1.2e6 fric60tension2e6rangez0-20inidens2400rangez0-20fixxrangex-49.1-50.1fixxrangex49.950.1fixyrangey-0.10.1fixyrangey29.930.1fixxyzrangez-20.1-19.9setgravity00-9.8plconszzsolveelassaveinistr.sav开挖命令：第一次开挖：restinistr.savinixdis0ydis0zdis0inistate0histid=1gpzdis006.1histid=2gpzdis00-2.9histid=3gpxdis00-2.9histid=4gpxdis006.1plconzdismodelnullrangegroupsuidao1y06modelelasrangegroupzhihu1y06inidensity2400rangegroupzhihu1y06propyoung8e9poisson0.25rangegroupzhihu1y06modelnullrangegroupsuidao2y06modelelasrangegroupzhihu2y06inidensity2400rangegroupzhihu2y06propyoung1.0e10poisson0.2rangegroupzhihu2y06inixdis0ydis0zdis0rangegroupzhihu2step2000savesdkw1.sav第二次开挖：restsdkw1.savplconzdismodelnullrangegroupsuidao1y612modelelasrangegroupzhihu1y612inidensity2400rangegroupzhihu1y612propyoung8e9poisson0.25rangegroupzhihu1y612modelnullrangegroupsuidao2y612modelelasrangegroupzhihu2y612inidensity2400rangegroupzhihu2y612propyoung1.0e10poisson0.2rangegroupzhihu2y612inixdis0ydis0zdis0rangegroupzhihu2step2000savesdkw2.sav第三次开挖：restsdkw2.savplconzdismodelnullrangegroupsuidao1y1218modelelasrangegroupzhihu1y1218inidensity2400rangegroupzhihu1y1218propyoung8e9poisson0.25rangegroupzhihu1y1218modelnullrangegroupsuidao2y1218modelelasrangegroupzhihu2y1218inidensity2400rangegroupzhihu2y1218propyoung1.0e10poisson0.2rangegroupzhihu2y1218inixdis0ydis0zdis0rangegroupzhihu2step2000savesdkw3.sav第四次开挖：restsdkw3.savplotcontzdispmodelnullrangegroupsuidao1y1824modelelasrangegroupzhihu1y1824inidensity2400rangegroupzhihu1y1824propyoung8e9poisson0.25rangegroupzhihu1y1824modelnullrangegroupsuidao2y1824modelelasrangegroupzhihu2y1824inidensity2400rangegroupzhihu2y1824propyoung1.0e10poisson0.2rangegroupzhihu2y1824inixdis0ydis0zdis0rangegroupzhihu2step2000savesdkw4.sav第五次开挖：restsdkw4.savplcontzdispmodelnullrangegroupsuidao1y2430modelelasrangegroupzhihu1y2430inidensity2400rangegroupzhihu1y2430propyoung8e9poisson0.25rangegroupzhihu1y2430modelnullrangegroupsuidao2y2430modelelasrangegroupzhihu2y2430inidensity2400rangegroupzhihu2y2430propyoung1.0e10poisson0.2rangegroupzhihu2y2430inixdis0ydis0zdis0rangegroupzhihu2step2000savesdkw5.sav