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1、（Gpa）剪切模量G25001.50.6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（）210010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泊松比拉伸屈服强度（Mpa）残余屈服强度抗压屈服强度（Mpa）210.1514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

2、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。newround 0.1 block -50,-50 -50,50 50,50 50,-50jset -50,0 100,0 0,0 7,0crack -6 -50 -6 50tunnel （0,0） 9,16del range area 0.08gen edge 10；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

3、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。prop mat 1 de 2500 k 1.5e9 g 0.6e9prop jmat=1 jkn 2e9 jks 1e9 &jfric 10 jcoh 100 jtens 100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

4、）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。bound stress 0 0 -10e6 range yran 49 51bound yvel=0 range yran -51 -49bound xvel=0 range xran -51 -49bound xvel=0 range xran 49 51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，

5、生成Y轴反方向的惯性力。set grav 0 -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：solve rat 1e-5save supp1.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：pl bl stresspl ydisp fill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：rest

6、 supp1.savreset time disp histhist ydisp 0,5delete range annulus （0,0） 0 9struct gen xc 0 yc 0 npoin 36 mat 2 thick 0.1 fang 0 theta 180struct change area 0.2 inertia 0.025prop mat 2 st_dens 2500 st_prat 0.15 st_ymod 21e9prop mat 2 st_ycomp 4e6 st_yield 2e6 st_yresid 1e6prop mat 2 if_kn 1e9 if_ks 1e

7、9 if_fric 45 if_ten 1e6 if_coh 1e6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1-71-11所示。step 4920save supp2.savpl hist 1pl bl struct axial fill struct lmagpl bl struct moment fill struct lmag求解（

8、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。struct gen xc 0 yc 0 npoin 18 mat 2 thick 0.1 fang 0 theta 180cable 1.7425 8.7655 5.4719 28.4148 20 3 0.001 3 connectcable -1.7392 8.7409 -5.7

9、469 28.3352 20 3 0.001 3 connectcable -4.9449 7.4006 -16.0764 24.0165 20 3 0.001 3 connectprop mat 3 cb_dens 7500 cb_ymod 100e9 &cb_yield 1e7 cb_ycomp 1e10prop mat 3 cb_kb 1e9 cb_sb 1e6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1-121-17所示。step 9920save supp3.sav pl bl cable axial fill cable lmag显示锚杆轴力图1-12 围岩应

10、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。