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。

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。

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。

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。

强夯振动对CFG桩复合地基影响研究

通过数值模拟和理论分析等手段,利用有限元分析软件ADINA建立了强夯加固吹填土地基动力有限元分析模型,分别在1 000kN.m,2 000kN.m,3 000kN.m和4 000kN.m的夯击能作用下,通过改变夯击点与CFG桩之间的距离,确定强夯对CFG桩的破坏效应的影响因素,确定其安全距离,分析强夯振动下的破坏过程及破坏形态。

强夯加固对CFG复合地基破坏的影响

利用有限元分析软件ADINA建立了强夯加固吹填土地基动力有限元分析模型,并根据计算结果分析了强夯参数对邻近CFG桩复合地基破坏的影响规律。考虑了桩土作用的影响,采用了接触单元。计算结果表明近距离强夯施工会对CFG桩有明显的破坏作用,同时也证明了采用接触算法考虑桩土共同作用的合理性。

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。

对不同土体参数盾构施工地表沉降数值分析

以盾构法施工隧道为研究对象,采用Flac3d软件模拟盾构开挖过程,基于摩尔-库伦屈服模型,应用控制变量法分别对不同弹性模量、内摩擦角、粘聚力、膨胀角和泊松比土体进行模拟。结果表明:地表沉降槽近似正态分布曲线,隧道围岩的弹性模量和黏聚力越大,地表沉降越小;泊松比、内摩擦角和膨胀角越大,地表沉降也越大,提出通过减少围岩扰动和提高围岩性质两种控制盾构隧道地表沉降的方法。

高水头下闸门竖井衬砌结构计算研究

从高水头下闸门井结构的实际受力出发,对围岩固结圈和外水折减两种计算思路进行计算分析,计算结果表明,两种计算方法变化规律一致,采用固结圈与衬砌共同承担井筒外水压力时,闸门井结构受力略大,但外水折减系数不能实际确定,考虑结构实际受力,围岩固结圈计算方法更加精确,符合工程实际。

大断面煤巷支护锚杆索横纵交叉联接设计优化探索

锚杆支护是目前煤巷支护的主要支护手段,但若锚杆、锚索间距或排距偏小,支护密度偏大,将严重影响煤巷施工速度,也造成支护成本增加,施工难度加大,支护效果也不明显。针对这一问题,以矿井具体掘进工作面为例,进行高强度经济支护技术优化,在一定的围岩条件下,保障最小需要支护强度条件下,进行支护系统的局部优化,最终达到减少巷道支护强度,提高支护系统整体性,降本增效的目的。

软土地区深大基坑开挖对既有高架线路影响分析

采用有限元数值模拟评价软土地区深大基坑开挖对周边建构筑物影响是基坑工程预测的重要方法。文章采用修正摩尔-库伦模型,预测软土地区基坑工程实施对既有高架线路的作用及影响。

炉渣粉煤灰回填地基的强夯设计参数研究

针对人工回填料——高炉渣粉煤灰,研究其各主要施工参数对强夯效果的影响,为强夯施工参数设计提供了更加科学的参考标准,实现方案的合理性和成本的经济性。以高炉渣粉煤灰回填地基为研究对象,对强夯法加固地基的设计参数进行了数值模拟。依托包头钢铁集团新体系高炉矿渣地基处理项目,在FLAC^(3D)软件的基础上,选定夯击能、夯击次数,夯锤直径、夯点间距作为强夯施工研究参数,通过控制单一变量对不同施工参数下的强夯法加固地基的位移和应力变化进行探究。分析得出了夯击参数对强夯加固的影响规律,并对加固效果进行了详细的评价。结果表明:选取的夯击能越大,夯锤中心的土体产生的竖向位移越大;随着夯击次数的增加,土体的影响深度逐渐增大,当超过最佳夯击次数后,就显得毫无意义;夯锤直径越大,作用面积越大,土体变形范围越大。因此,合理的选取强夯间距可以增强地基的整体强夯效果。

路堤段地基土的变形计算方法研究

基于摩尔-库伦本构模型以及分层总和法的基本理论,推导了路基下地基土的变形计算方法。基于MATLAB数值计算软件的程序编写,实现了依据不同土层参数的变形计算。结合益阳市东部新区外环路的路基工程,对勘测深度内处理后的路基下地基土进行变形计算分析。结果表明:对于处理后的地基土,勘测深度内总变形量为14.863 1 mm。最大变形土层为粉质黏土层,总变形为6.8594 mm,占勘测深度内总变形的46.15%,占该土层厚度的0.21%。提高粉质黏土层强度可有效增加路基的稳定性和整体刚度。

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。

基于不对称基坑的开挖过程沉降变形与数值模拟

以某不对称基坑开挖工程为例,探究不对称基坑开挖过程中不同因素对地基沉降变形的影响。采用MIDAS GTS NX有限元软件,按照修正摩尔-库伦模型,建立不对称基坑开挖过程三维数值模型,对不对称基坑开挖过程进行模拟,对不同开挖深度、距坑边距离以及开挖时间的基坑沉降变形程度进行统计与分析。模拟结果表明,随着开挖深度的增加,地面沉降程度增加;随着深度的增加位移值逐渐减小;随着距坑边距离的增加,地面沉降变形程度增加;在开挖深度为4 m时,地面沉降程度最大,而后呈现先增加后减小趋势。

西安地铁盾构施工引起地表沉降的预测

以西安地铁二号线南门城墙段盾构施工为例,利用FLAC 3D模拟隧道施工过程,对土体抗剪强度参数、隧道埋深及上部城墙等因素的变化引起的地表沉降作量化分析和规律性研究,并提出了预测公式,能较好的反映盾构施工引起的地表沉降,具有一定的工程意义和实用价值。