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Flac3d求解围岩特征曲线 第 I 页目录第 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 .1第 3 章 计算结果及分析 .131 数据处理 .132 围岩特征曲线绘制 .133 结果分析 .1参考文献 .2Flac3d求解围岩特征曲线 第 1 页FLAC3D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
2、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）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 2.1-1Flac3d求解围岩特征曲线 第 2 页如图 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 计算出相应埋深（即 50m、100m、150m ）下产生的应力，将应力分别h作用于模型上来
3、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，衬砌厚度为 0.1 米，gen zone radcylinder p0 0 0 0 定义围岩分块gen zone cshell p0 0 0 0 定义衬砌分块gen zone cylinder p0 0 0 0 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
4、;设定边界条件fix x ran x 14.9 15.1fix x ran x -14.9 -15.1fix 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Flac3d求解围岩特征曲线 第 4 页;设定材料属性model mohr ran group outsiderockprop bulk 5e8 shear 1.071428e8 coh 0.18e6 ten 1e10 设置重力加速度hist
5、id =1 unbal;记录最大不平衡力step 1000 ;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 3model 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
6、hist zone szz 0 0 3;记录拱顶点竖向应力hist gp zdis 0 0 3;记录拱顶沉降step 3000 ;计算步数设定并计算Flac3d求解围岩特征曲线 第 5 页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
7、 内 力1.52E+08 0.03572 95190 1.52E+08 0.01791 74460 1.52E+08 0.01196 866001.52E+09 0.02431 177900 1.52E+09 0.01502 131300 1.52E+09 0.01148 1040001.52E+10 0.02054 308900 1.52E+10 0.01353 189900 1.52E+10 0.01101 1250001.52E+11 0.01959 365100 1.52E+11 0.01321 199000 1.52E+11 0.01092 1270001.52E+12 0.0195
8、 369800 1.52E+12 0.01317 201500 1.52E+12 0.01092 1260001.52E+13 0.01948 370800 1.52E+13 0.01317 202500 1.52E+13 0.0109 1280001.52E+14 0.01949 370400 1.52E+14 0.01314 204000 1.52E+14 0.01091 1270001.52E+15 0.01948 370900 1.52E+15 0.01316 202100 1.52E+15 0.01091 127000五 级 围 岩弹 性 模 量 =5e8 剪 切 模 量 =1.07
9、1428e8 表 3.1-2 级围岩下数据处理结果汇总埋 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+08 0.00223 252300 1.52E+08 0.001703 255200 1.52E+08 0.001315 2414001.52E+09 0.002217 252300 1.52E+09 0.001702 254500 1.52E+09 0.001314 2403001.52E+10 0.002169 253600 1.52E+10 0.001688
10、 253100 1.52E+10 0.001309 2349001.52E+11 0.001997 355300 1.52E+11 0.001613 303600 1.52E+11 0.001265 2592001.52E+12 0.001851 485100 1.52E+12 0.001512 403500 1.52E+12 0.001239 2724001.52E+13 0.001837 500300 1.52E+13 0.001505 409700 1.52E+13 0.001237 2740001.52E+14 0.001835 503700 1.52E+14 0.001504 411
11、700 1.52E+14 0.001234 2786001.52E+15 0.001835 503900 1.52E+15 0.001504 411600 1.52E+15 0.001233 280600四 级 围 岩弹 性 模 量 =1.923e9 剪 切 模 量 = 4.167e9 32 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。Flac3d求解围岩特征曲线 第 6 页图 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，所需要的支护阻力减小，而应力重分布的结果大部分由围岩承担，反之亦然；2、 相同围岩情况下，总体上随着埋深的增加，围岩所需的支护阻力增加，产生的位移也增加；3、 不同围岩情况下，相同的埋深情况下，总体上随着围岩级别的减小，围岩所需的支护阻力减小，产生的位移也减小。Flac3d求解围岩特征曲线 第 7 页参考文献1. FLAC/FLAC3D 基础与工程实例 （2008） ；2. 隧道及地下工程 FLAC 解析方法 （2008） ；
