基于ansys的地鐵施工三維仿真模擬及分析

1、基于ANSYS的地鐵施工三維仿真模擬及分析【摘要】在地鐵施工過(guò)程中，由于地質(zhì)環(huán)境具有很強(qiáng)的不確定性和模糊性，以及隧道圍巖錯(cuò)綜復(fù)雜的變化，開(kāi)挖方式的多樣化，導(dǎo)致不能準(zhǔn)確地采用一種本構(gòu)模型對(duì)地鐵開(kāi)挖過(guò)程進(jìn)行數(shù)值模擬，因此迫切地需要一種方法對(duì)地鐵隧道的結(jié)構(gòu)安全性和結(jié)構(gòu)在施工過(guò)程中的可靠性進(jìn)行有效的模擬和評(píng)價(jià)。本文通過(guò)采用大型通用有限元ANSYS軟件對(duì)地鐵隧道開(kāi)挖進(jìn)行三維仿真及分析，以此來(lái)判斷施工方法選擇的合理性、圍巖的穩(wěn)定性以及支護(hù)參數(shù)能否滿

2、足設(shè)計(jì)要求，用來(lái)驗(yàn)證施工方案的可行性，為地鐵的設(shè)計(jì)與施工提供參考依據(jù)，為工程規(guī)劃決策者提供依據(jù)和指導(dǎo)?！娟P(guān)鍵詞】城市地鐵開(kāi)挖施工仿真模擬有限元分析目前，在世界各國(guó)的城市地鐵施工中，由于地質(zhì)環(huán)境具有很強(qiáng)的不確定性和模糊性，隧道圍巖錯(cuò)綜復(fù)雜的變化，開(kāi)挖方式的多樣性，導(dǎo)致不能準(zhǔn)確地采用一種本構(gòu)模型對(duì)地鐵開(kāi)挖過(guò)程進(jìn)行數(shù)值模擬，因此迫切地需要一種恰當(dāng)?shù)姆椒▽?duì)地鐵隧道進(jìn)行有效的模擬研究。目前，地鐵隧道模擬研究的方法有物理實(shí)驗(yàn)方法、工程類比方法和數(shù)值

3、模擬方法。物理實(shí)驗(yàn)方法費(fèi)用高，時(shí)間長(zhǎng)，工程類比方法由于劃分比較粗糙，與實(shí)際有時(shí)差距較大。因而，有限元數(shù)值分析方法是目前地鐵隧道研究的一種非常經(jīng)濟(jì)的方法。本文主要介紹采用大型通用有限元ANSYS軟件進(jìn)行地鐵隧道開(kāi)挖三維仿真分析的全過(guò)程，以此來(lái)判斷施工方法選擇的合理5.65.6m，格柵鋼架網(wǎng)噴混凝土支護(hù)形式，上臺(tái)階拱腳處設(shè)置兩根鎖腳錨管，控制沉降變形量。圖2A站橫斷面設(shè)計(jì)圖Fig.2StationALongitudinaldesign圖3A

4、站～B站區(qū)間隧道標(biāo)準(zhǔn)斷面橫斷面設(shè)計(jì)圖Fig.3StationA～StationBLongitudinaldesign1.4工程地質(zhì)概況在地形地貌及地層結(jié)構(gòu)方面，場(chǎng)區(qū)整體上看中部低，兩端高。地面高程14.83～17.21米。場(chǎng)區(qū)地貌為坡殘積臺(tái)地?？辈焐疃确秶鷥?nèi)的地層為第四系全新統(tǒng)人工堆積層（Q4ml）、第四系沖洪積層（Q4alpl）、震旦系五行山群長(zhǎng)嶺子組（Zwhc）鈣質(zhì)板巖、板巖及碎裂巖、并有中生代燕山期輝綠巖（βμ）侵入。在水文地質(zhì)特

5、征方面，場(chǎng)地內(nèi)無(wú)地表河流經(jīng)過(guò)。沿線地下水類型主要是第四系孔隙水和基巖裂隙水、地下水主要賦存于第四紀(jì)地層的孔隙中和基巖裂隙中。由于地層的滲透性差異，基巖中的水略具承壓性，基巖裂隙發(fā)育，孔隙水與裂隙水局部具連通性。巖石富水性和透水性與節(jié)理裂隙發(fā)育情況關(guān)系緊密，節(jié)理裂隙發(fā)育的不均勻性導(dǎo)致其富水性和透水性也不均勻。在巖土工程分析與評(píng)價(jià)方面，設(shè)計(jì)地震分組為第一組，區(qū)間場(chǎng)地類別為Ⅱ類，部分區(qū)段圍巖不穩(wěn)定，易坍塌，應(yīng)采取輔助施工措施。1.5隧道支護(hù)結(jié)