二维平行隧道施工阶段分析

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最开始时刻的总体位移云图
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可见初始地应力的位移是清零了。
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整个施工阶段的竖直Z方向位移云图及动画
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整个施工阶段的最大主压应力云图及动画Fra bibliotekADINA
几何模型示意图
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初始模型：计算模型初始地应力状态
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导入几何模型
• 在ADINA软件内建立二维模型时， 模型必须位于YZ坐标系下。
导入IGES几何模型时，如果是 XY坐标系下的模型则勾选Convert XY Plane ti YZ Plane，把几何模型从XY平面 转化为YZ平面。
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注意事项：REBAR单元
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可能出现的错误
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• 此问题可能是边界约束不足，也可能是Rebar单元（一般是Rebar单元和杀死 单元有连接关系）有问题而引起的。
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故对于Rebar线而言，短比长好。
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Rebar的注意事项
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• 在ADINA软件内对于锚杆、钢筋等结构采用植入式桁架的Rebar来模拟是最 有效也是最合适的。
• 当定义Rebar的线Line穿透实体单元时软件会自动生成Rebar单元，且自动和 周围的单元进行连接；而当Rebar的线Line没有穿透单元时则不能自动生成 Rebar的单元，相当于该段Line被截断了。
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内部整个施工阶段的动画
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最终施工阶段的锚杆轴力云图
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最终施工阶段的喷射混凝土的轴力云图
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最终施工阶段的喷射混凝土的面外弯矩图
Rebar几何线过长
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Rebar几何线过长
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锚杆线过长可能会与隧 道内杀死单元形成多余 的锚杆单元，从而在开 挖后引起错误。
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Rebar几何线过短
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Rebar线并未完全穿过实体单元的单元边， 则该Rebar单元会被自动截断掉，但计算 结果偏保守。
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有限元模型
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设置初始地应力场
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• 勾选Store/Remove In-Situ Displacements，则在当前计算阶段会把位移保存为 In-Situ位移；在后续进行重启动计算后，该In-Situ内的位移结果会自动清零，这 样就可以读入初始应力而位移则会自动清零。
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• 故对于定义Rebar的Line线的地方，在其附近尽量加密网格，以使Rebar尽可 能真实的反映出模型的结构。稍微增加一点Rebar线的长度使Line线穿透附近 的实体单元抑或是一种有效的手段。
• 但是，一定要保证在开挖的隧道（杀死单元）内不能生成Rebar单元，否则 Rebar单元会与杀死的单元产生连接关系，引起计算的不收敛。
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设置单元生死时间
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• 重启动模型必须保证在单元组方面和初始模型是一致的，故在初始模型内需把 各种支护结构也建立起来，单元生死时间也需设置好，这样才能保证初始模型内 虽然建立了各种单元组，但计算时则仅是岩土体初始网格模型在进行计算。
隧洞开挖 单元杀死
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时间步长的技巧
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• 人为的在最前面增加个小的时间步长，主要有两个作用：
方便检查初始地应力的结果进行重启动后位移是否清零； 单元生死的时间是整数，该小步长可避免计算步长与单元生死时间重合引起的误差；
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最开始时刻的最大主压应力云图
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单元生死时间汇总
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• 单元生死时间设置：（ Element Death Decay Time为4.0）
1.0时刻对左侧隧道进行开挖； 3.0时刻，此时左侧隧道荷载释放系数相应为0.5； 4.0时刻激活左侧隧道喷锚，此时左侧隧道荷载释放系数相应为0.75； 5.0时刻激活左侧隧道喷射混凝土，此时左侧隧道的开挖应力完全释放完毕。
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衬砌支护 单元激活
设置Element Death Decay Time以模拟开挖应力的缓慢释放
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• 在此操作例题中，对于荷载释放系数，在开挖阶段加载整体的0.5，然后喷锚支 护阶段加载0.25, 喷射混凝土硬化阶段加载0.25。
• 可在ADINA设置Element Death Decay Time为4.0的单元杀死延迟时间以等效。
6.0时刻对右侧隧道进行开挖； 8.0时刻，此时右侧隧道荷载释放系数相应为0.5； 9.0时刻激活右侧隧道喷锚，此时右侧隧道荷载释放系数相应为0.75； 10.0时刻激活右侧隧道喷射混凝土，此时右侧隧道的开挖应力完全释放完毕。
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重启动模型：进行施工阶段计算