花岗岩残积土的修正摩尔库伦模型参数取值研究

MIDAS GTS岩土分析软件中的修正摩尔库伦模型在基坑开挖分析中的应用非常广泛,其加载模量和卸载再加载模量分开定义,可适用于模拟包括软土在内不同类型的土体,其应用的关键是本构参数的选取。华南地区的花岗岩残积层分布广泛,对基坑变形以及邻近地铁隧道变位影响很大。在修正摩尔库伦模型参数中,加载曲线割线模量最为关键,其值可由未修正的标准贯入试验击数推算得到。本文通过反分析法确定割线模量的经验系数,并确定参考割线模量与参考切线模量、卸载再加载模量取值的比例关系。最后通过一基坑的应用实例验证了推荐参数取值方法的实用性和合理性。

FLAC3D应变软化与摩尔库伦模型工程应用对比

为探索能合理反映围岩应变软化特征的数值分析方法,设计了2组单轴数值实验,对摩尔库伦模型与应变软化模型进行对比分析,以得到不同本构条件下岩石的应力应变规律的差异;选取小官庄铁矿一段深埋巷道进行了数值模拟,分析了围岩在不同本构下的位移、塑性区的分布规律;基于FLAC3D内嵌的fish语言,编制了计算围岩点安全系数的程序,对不同本构模型下围岩的稳定性进行了评价。分析结果表明:应变软化模型得到的围岩竖向与水平位移均大于摩尔库伦模型下的对应结果,塑性区向直墙两侧与拱顶扩展更深。应变软化模型计算得到的围岩不稳定区域增大,表明巷道开挖对围岩扰动范围更大。应变软化模型的结果更接近于工程实际,更合适反映深埋工程的应力变形特性。

修正摩尔库伦模型下的深基坑变形数值分析

为研究修正摩尔库伦模型及其参数对于模拟深基坑变形的影响,运用实验和有限元分析的方法,分析摩尔库伦和修正摩尔库伦模型在模拟深基坑排桩支护变形和地表沉降中的不同特点,通过与实际监测结果进行对比分析,得到了修正摩尔库伦模型对于模拟深基坑变形的适用性.研究结果表明:在地表沉降和排桩水平位移预测上,摩尔库伦模型预测沉降值与实测值相差较大;不同参考应力下的修正摩尔库伦模型预测值与实测值的位移规律曲线较为吻合.研究结论揭示了使用不同参考应力下的修正摩尔库伦本构模型进行基坑开挖变形预测更具参考价值.

基于修正摩尔库伦模型的深基坑变形数值分析

为了探究深基坑变形数值分析中模型参数的重要性,运用MIDAS-GTS/NX有限元分析软件,分别采用摩尔库伦模型(MC)、参考应力不变的修正摩尔库伦模型(MMC)以及参考应力随基坑深度变化的修正摩尔库伦模型(MMC),进行排桩支护变形和地表沉降的数值模拟,并与实际监测结果进行对比分析,结果表明:在地表沉降预测上,摩尔库伦模型(MC)预测沉降值与实测值相差较大,预测沉降影响距离是实测沉降影响距离的2倍左右;在排桩水平位移预测上,MC模型预测位移完全大于实测位移,且发生最大水平位移处排桩深度与实际深度不符;MMC模型预测值与实测值相差不大,且两者位移规律曲线较为吻合。因此不同参考应力下的MMC本构模型比单一参考应力下的MMC本构模型预测变形更加精确,故使用不同参考应力下的MMC本构模型进行基坑开挖变形预测更具参考价值。

基于修正摩尔-库伦模型的深基坑开挖数值模拟分析

深基坑开挖过程中基坑变形和内力的变化将直接影响基坑的稳定性。基于修正摩尔-库伦模型利用Midas GTS软件对东莞市某住宅小区的深基坑开挖过程进行数值模拟分析。模拟结果表明:随着基坑开挖深度的增加,基坑底部的中间位置处隆起量最大,两侧逐渐减小;支护桩的水平位移逐渐增大;锚杆在自由段处轴力最大且均匀分布,沿着锚固段轴力逐渐减小。

武汉地区土体硬化模型试验参数的应用分析

试验研究得出武汉地区的切线模量E ref oed、割线模量E ref 50、卸载再加载模量E ref ur、黏聚力c′、内摩擦角φ′、失效率(破坏比)R f等土体硬化模型参数,将其代入基于一典型基坑支护工程案例所建立的精细化修正摩尔—库伦(MMC)有限元模型,把模拟计算结果与监测结果进行系统的对比分析,综合考虑模拟计算极值、监测极值、监测点布置位置和模拟节点位置的双重对应关系,初步探究将试验参数直接应用于实际工程建模分析的合理性和适用性。总体来看,模拟计算结果符合一般规律,与现场监测结果趋势在一定程度上吻合。从数值上看,全局模拟计算极值大于现场整体监测极值,周边道路沉降、周边建筑物沉降、围护结构顶部水平位移、围护结构深层水平位移的模拟计算极值分别为监测极值的1.06、1.84、1.84、1.73倍。从位置上看,得出以上4项监测项目的模拟计算极值与监测极值的位置均存在不同程度的对应差异,因此又分别对“模拟计算极值/模拟计算极值同位置处监测值”、“监测极值/监测极值同位置处模拟计算值”进行反向双重对比,以上4项监测项目倍数关系依次为1.07/2.52/2.14/2.1、1.06/1.09/2.12/1.18。另外,围护结构深层水平位移模拟计算值随深度的变化曲线与监测结果也存在一定差异。武汉地区土体硬化模型试验参数需要结合更多工程实例进行应用检验,在充分检验的基础上进行下一步的反演校核分析,并最终科学地给出指导性取值参数。

基坑开挖数值分析中MMC模型参数的试验

为了得到修正摩尔库伦模型精确的数值模拟参数,以某深基坑工程实例为依托,取深基坑各土层的土样进行不同围压下的三轴剪切试验、卸载-再加载试验以及固结试验,从应力-应变关系曲线中获得割线模量、卸荷弹模等数值模拟参数,将这些模型参数与压缩模量进行对比分析,得出:试验粉土在不同围压下,发生的都是软化型破坏.细砂在200 kPa的围压下,有效偏应力-应变曲线无峰值点,呈现硬化型破坏.在土体还未发生破坏前,卸载再加载基本不影响土体的应力-应变曲线形式,所求得偏应力峰值点前后的卸载再加载模量近乎大小相等.试验粉土的切线模量、割线模量和压缩模量大致相等.随着参考应力的增加,土体的卸荷弹模与压缩模量的比值呈二次函数型增加.通过数值模拟验证了参数的准确性,试验研究是参数精确化的重要途径.

深基坑工程中岩土本构模型适用性分析

选取一个合适的岩土本构模型是深基坑工程中岩土数值分析中的一个难题,本文目的是通过对比分析,找出适用于深基坑工程的本构模型,选取目前岩土计算中常用的三种本构:摩尔库伦模型、修正摩尔库伦模型、德鲁克-普拉格模型,通过模拟计算与实际检测数据对比分析。研究结果表明:三种本构对比分析出,修正摩尔库伦模型最适宜用于基坑工程开挖中的本构模型,其模拟计算值与实测数据较为接近,能合理的预测支护桩桩顶竖向位移、桩身水平位移与基坑周边沉降情况。

软粘土隧道施工模拟本构模型选用及对比分析

文章使用ABAQUS有限元计算软件,选用宁波地区软粘土,对常用的地铁隧道暗挖模型分别使用摩尔库伦模型和剑桥模型两种不同的本构关系进行模拟,比较两者在地面沉降、衬砌位移及衬砌弯矩等计算结果。分析结果表明,模拟黏土地区地铁隧道暗挖时,使用剑桥模型与摩尔库伦模型分析结果规律上相对一致,但数值存在一定的差异。剑桥模型的计算结果,在地表沉降、衬砌位移均小于摩尔库伦模型,相应的衬砌顶部、中部及底部的弯矩值大于摩尔库伦模型的计算结果。

临近地铁轨道线高悬臂双排桩支护结构分析

随着城市地铁建设的发展,临近地铁线路的基坑支护技术越来越成为一个普遍问题。文章主要针对无锡地铁4号线临近的XDG-2017-28号地块项目基坑支护方案进行分析,确定在无锡一定地区范围土层条件下,高悬臂双排桩支护结构可以满足各项支护要求,并能有效避免整体支撑体系对地下结构施工带来的不便。同时,通过用MIDAS GTS NX有限元分析软件模拟基坑的完整施工过程,验证了该支护体系安全、可靠,可为类似工程提供有益的参考。

基于应变软化模型的煤柱采动应力分布精细化数值模拟

本文以山西经坊煤业3-边角08工作面工程地质条件为背景,开展了工作面护巷煤柱采动应力的现场钻孔应力实测;分别建立了基于摩尔-库伦(MC)本构模型以及应变软化(SS)本构模型的数值计算模型,精细研究了综放工作面煤柱采动应力空间分布及演化规律。现场钻孔应力监测及数值模拟结果表明:与传统的MC模型相比,基于SS模型的精细化数值模拟能够准确地获得综放工作面煤柱采动应力空时分布规律,其结果更接近于现场钻孔应力监测结果;基于SS模型的煤柱上的支承压力峰值位置滞后工作面40~50 m,而基于MC模型煤柱采动应力峰值位置始终处于采空区中部,不能反映采空区顶板垮落破断对采动应力分布规律的影响;基于SS模型的煤柱上的侧向支承压力和工作面前方的超前支承压力分别相比基于MC模型的结果分别小43.3%和26.2%。研究成果对于指导综放工作面护巷煤柱尺寸留设以及巷道布置与支护设计具有一定的理论与工程指导意义。

炭质板岩隧道本构模型的数值模拟对比

文章依托大临铁路杏子山隧道大变形段工程,采用数值模拟的方法,以大变形产生机理为主要内容开展研究,对摩尔-库伦模型和应变软化模型之间的计算结果进行对比分析,结合现场实测数据证明应变软化模型可更准确地模拟炭质板岩隧道大变形演变过程。

基于Midas GTS的桥梁建设对叠交隧道的影响分析

轨道交通沿线设立了地铁保护区。双林溪桥建设工程在杭临城际铁路工程隧道建设之后,为确保隧道工程安全性,采用Midas GTS,根据建设时序建立了多工序有限元模型,基于修正摩尔-库伦(Modified Mohr-Coulomb)岩土体本构模型,对双林溪桥建设对杭临城际铁路工程的矿山法隧道的影响进行了数值模拟。从中研究了基坑开挖和桥梁建设对矿山法隧道的影响,得到了桥梁施工期和运营期的土层、隧道位移云图。通过研究可以得出,对位于中风化基岩中的矿山法隧道,上部基坑开挖卸载对隧道影响较小,重点应做好施工控制和监控量测。

某预应力小箱梁整体侧向滑移成因及处置方法研究

某预应力简支小箱梁整体发生侧向滑移,梁体向外侧整体滑移2~10 cm。为查明小箱梁整体侧移原因,首先对桥梁现状进行详细调查,确定了可能引起滑移的不利因素。一是桥跨两简支端均采用滑动水平力分散橡胶支座,桥梁设2%的横坡和2.6%的纵坡,当支座摩阻力不足时极易引起桥梁侧移。二是桥跨左幅11^(#)墩外侧距离桥墩3 m处有约高4 m,长20 m,宽15 m的堆土,可能造成墩柱倾斜从而导致箱梁侧移。采用三维有限元分析软件,建立了土体、桩柱及上部结构的整体计算实体模型,分析了不同支座摩擦系数下小箱梁侧向变形情况,给出了建模时摩擦面的合理模拟设置方法,计算了侧向堆土情况下箱梁侧向变位情况。结果表明:在摩擦系数小于0.03时,支座提供的摩擦力不足,小箱梁沿纵横坡组合方向滑动;桥侧堆土作用下小箱梁也会产生向桥跨外侧的位移,桥跨两简支端均设置的滑动橡胶支座正常工作时,摩擦系数低于0.03,因此综合判定,支座选型不当是产生箱梁滑移的主要原因,桥侧堆土也加剧了小箱梁整体滑移。建议桥跨两简支端的滑动支座进行更换,在一端设置非滑动支座,并对小箱梁进行整体复位,对堆土桥梁侧向作用的变化情况进行定期监测,以保障桥梁安全运营。

矩形巷道锚杆支护优化数值模拟分析研究

为了提升煤炭开采中巷道锚杆支护的性能,保证煤炭开采环境的安全性,通过矩形巷道锚杆支护优化数值模拟方法对巷道锚杆支护性能进行研究。通过分析巷道中围岩应力的汇集、传递中存在的偏差形成压力拱,确定形成压力拱系数,完成岩层应力变化情况分析,然后分析矩形巷道支护特性曲线之间的关系,确定矩形巷道失稳机理,引入连续介质力学分析软件以及摩尔-库伦模型,构建矩形巷道锚杆支护优化数值模拟模型。模拟结果表明:在采用相同锚杆规格时,可通过改变锚杆间排距的方式来提升支护的性能,实现矩形巷道锚杆支护优化。

基于FLAC 3D的某高速公路填方路基位移发展规律研究

为研究路基堆填时原地面的水平及竖向位移情况,以广州某新建高速公路填方路基为依托,运用FLAC3D有限差分软件进行路基数值建模分析,模拟了路基在不同填筑高度、填土模量、填土密度及地基土模量时原地面的竖向及水平位移发展情况。结果显示:在离路面中心点越远,竖向位移越小,但水平位移在坡脚附近达到最大;路基填土模量对原地面竖向、水平位移基本无影响;路基填土密度以及地基土模量对原地面竖向、水平位移有明显影响。

高频振动沉桩全过程数值模拟的方法与应用

通过有限元软件ABAQUS建立高频液压振动打桩的三维模型,研究高频打桩对周围土层性质的影响。为了更好的贯入,在桩轴线处建立半径为1 mm的管。采用Coulomb的本构接触摩擦模型,管土的切向摩擦设为光滑,桩土接触采用罚函数,法向均采用硬接触。打入桩和圆管采用离散刚体壳模拟,土体采用摩尔库伦本构模型,很好的实现不排水条件下高频液压振动沉桩整个过程的数值分析。贯入模拟过程表明桩尖周围土体的水平应力和竖向应力发生应力突变现象;静载力越小,激振力越大,影响越大;频率越大,贯入时间越长;土体越坚硬,影响越大;桩土摩擦系数越大,影响越大。

单因素法和正交试验法在参数敏感性分析中的应用

为研究材料参数的敏感性,依托某水库扩建工程1~#泄洪洞出口顺层高边坡浅埋偏压大断面隧洞开挖,以摩尔库伦模型中五个参数为例进行敏感性研究,利用ANSYS建立三维地质有限元模型,基于FLAC^(3D)平台进行模拟,采用摩尔库伦本构模型分析围岩参数的变化对围岩位移增量的影响,基于围岩变形增量采用单因素法以及正交试验法分析1~#泄洪洞出口段岩土各参数的敏感性。两种方法结果均表明弹性模量、泊松比是主要影响参数,微小的变化就会对变形产生较大影响,黏聚力、内摩擦角、抗拉强度属于次要影响参数,对变形影响较小,计算结果对于类似工程具有一定的参考价值。

基于应变软化的软弱夹层边坡渐进破坏

含软弱夹层的顺层岩质滑坡是常见的地质灾害,研究其渐进破坏过程对于滑坡防治具有重要意义。基于软弱夹层的应变软化特性,推导了开挖工况下含软弱夹层的顺层岩质边坡渐进破坏的微分方程,并理论分析了渐进破坏的过程和阶段;对比摩尔-库伦本构模型下的数值计算结果,证明了应变软化摩尔-库伦本构模型能更准确地反映边坡软弱夹层的渐进破坏过程,并以实际工程案例进行了检验。研究结果表明:含软弱夹层的顺层岩质边坡的渐进破坏过程可分为初始、等速与加速变形3个阶段;在开挖工况下,破坏首先产生自坡脚,而后剪切破坏区不断扩展,沿软弱夹层延伸至坡顶,并在坡顶产生拉张破坏,边坡的整体破坏模式表现为滑移-拉裂式。

基坑施工对地铁隧道的影响及设计方案优化分析

针对紧邻苏州地铁2号线隧道基坑施工工程,从方案优化的角度出发,遵循时空效应原理设计提出了相应的控制隧道变形的技术措施。采用三维有限元法模拟分析了基坑开挖引起的环境效应,选用更适合模拟岩土行为的修正摩尔库伦模型,分析整个施工过程中基坑与临近地铁的受力和变形情况。本工程采用顺挖法施工,利用多道混凝土配合边桁架的支撑形式增加支撑体系的刚度和强度,对地连墙采用三轴水泥土搅拌桩进行预加固等技术措施,可有效减小对紧邻地铁的影响,为类似的设计和施工提供了参考。