完整word版Udec计算算例文档格式.docx
《完整word版Udec计算算例文档格式.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《完整word版Udec计算算例文档格式.docx（12页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
（Gpa）
剪切模量G
2500
1.5
0.6
表1-2节理、断层物理力学参数
法向刚度KN
（Gpa/m）
切向刚度KS
抗拉强度jten
（Pa）
粘聚力c
摩擦角φ
（º
）
2
100
10
表1-3喷射混凝土物理力学参数
密度dens（Kg/m3）
弹性模量E/Gpa
泊松比ν
拉伸屈服强度
（Mpa）
残余屈服强度
抗压屈服强度（Mpa）
21
0.15
1
4
表1-4岩体和喷射混凝土接触面物理力学参数
45
表1-5锚杆物理力学参数
锚杆模量（Gpa）
极限抗拉强度（MN）
浆液粘结刚度
（GN/m/m）
浆液黏聚强度（MN/m）
作为演示的目的，隧道开挖和支护是瞬时发生的。
本算例共两种支护分析被计算：
第一，只施加喷射混凝土衬砌；
第二，喷射混凝土和锚杆联合提供支护。
为了在第二种支护情况分析中可以更清晰的看到锚杆提供的支护，算例采用喷射混凝土的抗压强度被设置成一个很低的值，且厚度仅取为10cm。
1.3.4模拟步骤
1.建立模型
在UDEC中输入以下命令可建立隧道结构模型及边界。
如图1-2所示。
new
round0.1
block-50,-50-50,5050,5050,-50
jset-50,0100,00,07,0
crack-6-50-650
tunnel（0,0）9,16
delrangearea0.08
genedge10
；
刷新UDEC窗口，重新调用一个新程序
块与块之间的圆角半径，必须小于块体最小边的1/2
建立模型框架
设置节理
设置断层
模拟开挖隧道边界
删除面积小于0.08的块体
自动划分单元，单元最大边长不超过10
图1-2初步模型图
2.设置单元属性和材料特征
在UDEC中输入如下命令设置单元属性和材料特征。
propmat1de2500k1.5e9g0.6e9
propjmat=1jkn2e9jks1e9&
jfric10jcoh100jtens100
定义围岩密度、体积模量、剪切模量（软件默认的是线弹性模型，可以通过change命令改变本构关系）
定义节理与断层的法向刚度、切向刚度、摩擦角、黏聚力以及抗拉强度（默认节理面遵循摩尔库伦准则计算，可以通过change命令设置）
3.施加约束及荷载
（1）施加约束条件
输入如下命令对模型施加约束条件，对围岩左侧和右侧节点，设置约束条件为UX被约束，围岩底部节点，设置约束为UY被约束。
如图1-3、4所示。
boundstress00-10e6rangeyran4951
boundyvel=0rangeyran-51-49
boundxvel=0rangexran-51-49
boundxvel=0rangexran4951
上侧边界施加400m埋深等效荷载
约束下边界
约束左侧边界
约束右侧边界
图1-3左右侧边界施加约束
图1-4下侧边界施加约束
（2）施加自重
设置Y方向的加速度10m/s2，生成Y轴反方向的惯性力。
setgrav0-10
设置重力加速度
1.3.5计算结果分析
1.求解初始应力场
岩体在自重应力下会产生初始应力场，这时还未开挖，未施加支护结构，求解得到初始应力场。
相应的命令如下：
solverat1e-5
savesupp1.sav
求解
保存（默认为安装目录，可以设置保存路径）
得到的初始应力场（图1-5）和初始位移场（图1-6）如下所示，输入命令如下：
plblstress
plydispfill
显示围岩应力
显示Y方向位移
图1-5初始围岩应力
图1-6初始位移等值线
2.求解开挖并施加喷射混凝土衬砌支护
（1）杀死开挖内部围岩，施加支护单元。
输入命令如下：
restsupp1.sav
resettimedisphist
histydisp0,5
deleterangeannulus（0,0）09
structgenxc0yc0npoin36mat2thick0.1fang0theta180
structchangearea0.2inertia0.025
propmat2st_dens2500st_prat0.15st_ymod21e9
propmat2st_ycomp4e6st_yield2e6st_yresid1e6
propmat2if_kn1e9if_ks1e9if_fric45if_ten1e6if_coh1e6
读取文件supp1.sav
重置计算步、位移、历史
设置拱顶位移监测点
开挖内部围岩
在隧道上半部分施加梁单元用以模拟喷射混凝土
设置喷射混凝土截面积、惯性矩
设置喷射混凝土密度、泊松比、弹性模量、抗压强度、抗拉强度、残余强度
设置喷射混凝土与围岩接触面参数
（2）求解及结果输出
求解及结果输出命令如下。
计算结果如图1-7~1-11所示。
step4920
savesupp2.sav
plhist1
plblstructaxialfillstructlmag
plblstructmomentfillstructlmag
求解（与solve命令类似，控制标准不同）
保存计算结果
显示记录点拱顶沉降曲线
显示喷射混凝土轴力
显示喷射混凝土弯矩
图1-7围岩应力
图1-8围岩位移
图1-9拱顶沉降曲线
图1-10喷射混凝土轴力
图1-11喷射混凝土弯矩
3.求解开挖并施加喷射混凝土衬砌与锚杆联合支护
（1）杀死开挖内部围岩，施加喷射混凝土与锚杆支护单元。
structgenxc0yc0npoin18mat2thick0.1fang0theta180
cable1.74258.76555.471928.41482030.0013connect
cable-1.73928.7409-5.746928.33522030.0013connect
cable-4.94497.4006-16.076424.01652030.0013connect
propmat3cb_dens7500cb_ymod100e9&
cb_yield1e7cb_ycomp1e10
propmat3cb_kb1e9cb_sb1e6
施加锚杆，并与梁单元连接
赋予锚杆参数
锚杆注浆浆液参数
计算结果如图1-12~1-17所示。
step9920
savesupp3.sav
plblcableaxialfillcablelmag
显示锚杆轴力
图1-12围岩应力
图1-13围岩位移
图1-14拱顶沉降曲线
图1-15喷射混凝土轴力
图1-16喷射混凝土弯矩
图1-17锚杆轴力
第一种情况，即只有喷射混凝土单独支护的工况，喷射混凝土被安置在隧道上半部，在开挖隧道之前，模型首先达到平衡状态，然后隧道块体被删除，设置衬砌并继续进行计算，隧道拱顶一点竖向位移被记录，图1-9的历史记录不难看出，拱顶位移先是逐渐趋于收敛，但后来突然急剧增大，显示出隧道顶部正在坍塌。
在第二种情况，锚杆和喷射混凝土一起被设置在拱顶，且锚杆与衬砌连接，使得二者形成联合支护。
计算结果可以看出，顶部楔形体在移动大约0.435m后位移趋于收敛。
图1-14显示了拱顶沉降的历史记录。
另外，通过对比两种工况的计算结果，我们也不难看出，工况二的围岩应力、喷射混凝土轴力、喷射混凝土弯矩都比工况一小得多，充分体现锚杆提供的支护作用。
升级会员 