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】在地鐵施工過程中，由于地質環(huán)境具有很強的不確定性和模糊性，以及隧道圍巖錯綜復雜的變化，開挖方式的多樣化，導致不能準確地采用一種本構模型對地鐵開挖過程進行數(shù)值模擬，因此迫切地需要一種方法對地鐵隧道的結構安全性和結構在施工過程中的可靠性進行有效的模擬和評價。本文通過采用大型通用有限元ANSYS軟件對地鐵隧道開挖進行三維仿真及分析，以此來判斷施工方法選擇的合理性、圍巖的穩(wěn)定性以及支護參數(shù)能否滿

2、足設計要求，用來驗證施工方案的可行性，為地鐵的設計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。【關鍵詞】城市地鐵開挖施工仿真模擬有限元分析目前，在世界各國的城市地鐵施工中，由于地質環(huán)境具有很強的不確定性和模糊性，隧道圍巖錯綜復雜的變化，開挖方式的多樣性，導致不能準確地采用一種本構模型對地鐵開挖過程進行數(shù)值模擬，因此迫切地需要一種恰當?shù)姆椒▽Φ罔F隧道進行有效的模擬研究。目前，地鐵隧道模擬研究的方法有物理實驗方法、工程類比方法和數(shù)值

3、模擬方法。物理實驗方法費用高，時間長，工程類比方法由于劃分比較粗糙，與實際有時差距較大。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)濟的方法。本文主要介紹采用大型通用有限元ANSYS軟件進行地鐵隧道開挖三維仿真分析的全過程，以此來判斷施工方法選擇的合理5.65.6m，格柵鋼架網(wǎng)噴混凝土支護形式，上臺階拱腳處設置兩根鎖腳錨管，控制沉降變形量。圖2A站橫斷面設計圖Fig.2StationALongitudinaldesign圖3A

4、站～B站區(qū)間隧道標準斷面橫斷面設計圖Fig.3StationA～StationBLongitudinaldesign1.4工程地質概況在地形地貌及地層結構方面，場區(qū)整體上看中部低，兩端高。地面高程14.83～17.21米。場區(qū)地貌為坡殘積臺地?？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）、震旦系五行山群長嶺子組（Zwhc）鈣質板巖、板巖及碎裂巖、并有中生代燕山期輝綠巖（βμ）侵入。在水文地質特

5、征方面，場地內(nèi)無地表河流經(jīng)過。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)育情況關系緊密，節(jié)理裂隙發(fā)育的不均勻性導致其富水性和透水性也不均勻。在巖土工程分析與評價方面，設計地震分組為第一組，區(qū)間場地類別為Ⅱ類，部分區(qū)段圍巖不穩(wěn)定，易坍塌，應采取輔助施工措施。1.5隧道支護結