Abaqus与隧道工程
ABAQUS软件对隧道开挖过程的模拟
ABAQUS 软件对隧道开挖过程的模拟一、ABAQUS 在岩土工程中应用简介:岩土工程中的开挖问题主要就是指隧道、基抗的开挖。
这些问题的施工过程常常较为复杂,如分步骤开挖,支挡结构的施工等,常规的分析方法处理起来十分困难,往往需要通过有限元对支护结构的内力与变形,周围土体的位移等进行分析。
ABAQUS 由于其本身强健的非线性求解功能,在工业界被公认为技术最先进的非线性有限元分析软件,与传统商业软件不同,ABAQUS 就是专门为解决工程中困难问题而发展并逐渐被广大用户推崇的超级通用有限元软件。
因此,本文将采用ABAQUS 软件对隧道开挖过程进行模拟及分析。
二、隧道开挖过程问题简介:1、模型简介:某个地下隧道,由一个混凝土的衬砌支持。
建造这样一个隧道,涉及到一个非常复杂的土木工程过程。
工程界希望能通过数值模拟预测与验证设计建造过程中的各种问题,以加快建造过程与优化建造成本,并且最大程度的保证安全性。
2、几何特性:隧道直径8米,在地下20米,隧道周围黏土的本构简化为线弹性(E=200MPa,0.2ν=,220kN/m γ=),混凝土衬砌(E=19GPa,0.2ν=),厚度为0、15米。
图1 模型示意图3、分析思路:隧道的开挖与其她开挖问题类似,其实质主要就是应力的释放。
如果没有衬砌的施工,那问题很简单,只要在建立初始应力之后,移除开挖单元即可。
但实际工程中,隧道的开挖施工步骤就是十分复杂的,涉及到灌浆、卡极为、衬砌施工等。
而在有限元计算中衬砌等支护结构施工的模拟尤为重要,特别就是衬砌单元激活的时机,若在开挖区域单元移除之前激活不符合真实工程中的施工顺序,衬砌施工时土体应力已有所释放;而若在单元移除之后进行则应力早已完全释放,衬砌起不到支撑的作用。
为了解决这一问题,研究人员们提出了以下两种方法:1、在衬砌施工前,将开挖区单元的模量降低,移除来模拟应力释放效应。
2、首先将开挖面上的节点施加约束,得到与初始应力平衡的节点力。
abaqus在隧道及地下工程中的应用
abaqus在隧道及地下工程中的应用
隧道和地下工程是现代建筑中重要的一部分，而abaqus作为一
个强大的有限元分析软件，可以在这些工程中提供有力的支持和帮助。
abaqus可以模拟隧道和地下结构的不同工况下的应力、变形和损伤
等方面的特性，为工程师提供准确的预测和优化方案。
abaqus在隧
道和地下工程中的应用广泛，涉及地下隧道、地铁车站、水利工程、地下储气库、地下核设施等领域。
本文将介绍abaqus在隧道和地下
工程中的应用，包括模拟隧道开挖过程中的土体变形和应力分布、分析地铁车站结构的稳定性和疲劳性能、模拟地下储气库的地震响应等方面。
这些案例研究展示了abaqus在隧道和地下工程中的强大功能
和广泛应用，为隧道和地下工程的设计和施工提供了重要的技术支持和保障。
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abaqus、flac3d 对不同工况隧道开挖的分析过程-岩土工程数值方法
目录1 工程概况 (2)2 模拟要求 (2)2.1 工况要求 (2)2.2 成果要求 (2)3 工况1(abaqus) (2)3.1 数值模拟介绍 (2)3.2 模拟分析 (3)3.2.1 模型建立 (3)3.2.2 材料赋予 (3)3.2.3 分析步设置 (4)3.2.4 建立相互作用 (5)3.2.5 施加荷载和边界条件 (5)3.2.5.2 施加荷载 (6)3.2.6 网格划分 (7)3.2.7 模型求解 (8)4 工况二(abaqus) (13)4.1 位移分析 (13)4.2 应力分析 (14)4.3 两种工况塑性区分析 (15)5 Flac3D-6.0 模拟分析(工况一) (16)5.1 Flac3d 简介 (16)5.2 建模 (16)5.3 位移分析 (17)5.4 应力分析 (18)6 总结与感想 (19)附件(flac3d 命令代码) (20)参考文献............................................................................................................................... 错误!未定义书签。
1 工程概况某建设工程，地下岩石隧道洞顶位于地表面下9m，洞跨16m，洞的直墙高6m，洞拱为圆弧，拱矢高6m。
据工程勘察报告，场地围岩等级为IV级。
隧道上方偏离洞中轴线6.50m 的地面拟建一建筑物（40层），建筑物荷载简化为均匀分布于15m范围内，每层荷载考虑为20kPa，直接作用于地表。
2 模拟要求2.1 工况要求工况一：先有地面建筑，后修隧道。
模拟可以参考以下步骤进行：第一步：模拟初始地应力场、位移场；第二步：修建地面建筑，施加建筑物荷载；第三步：模拟开挖地下隧道（可全断面开挖，也可分部开挖），也可考虑衬砌支护（厚30cm 的C30混凝土衬砌）。
工况二：先有隧道，后修地面建筑。
基于ABAQUS的高速公路隧道地震动力响应研究的开题报告
基于ABAQUS的高速公路隧道地震动力响应研究的
开题报告
一、研究目的
隧道作为重要的交通基础设施之一，承担着贯穿城市、连接交通线
路的重要任务。
然而隧道的建设和使用也带来了一系列的地震灾害风险。
因此，本文旨在利用ABAQUS软件，研究高速公路隧道在地震作用下的
地震动力响应特性，了解隧道地震响应规律，为隧道的设计和安全管理
提供科学依据。
二、研究内容
（一）土层模型建立
利用ABAQUS软件建立高速公路隧道周围土层模型，包括土层类型、尺寸、物性参数等，以实现对隧道土体的有限元建模。
（二）地震作用载荷设定
根据某地区的典型地震波动记录，建立地震输入荷载，利用ABAQUS软件对隧道进行地震动力响应分析，观察地震波对隧道的影响。
（三）隧道地震动力响应特性分析
通过分析隧道埋深、土层稠度等因素对地震动力响应的影响，找出
隧道在地震作用下的应变变形特征，对隧道在地震作用下的变形和稳定
性进行分析和评估。
三、研究意义
高速公路隧道的地震动力响应问题一直备受关注，明确高速公路隧
道地震响应规律，对隧道的安全管理和设计是有益的。
本研究通过利用ABAQUS对高速公路隧道的地震动力响应进行研究，可以为隧道的设计提
供科学的方法和标准，同时为高速公路隧道的安全管理提供可靠的科学数据支撑。
abaqus在岩土工程中的应用 案例文件
abaqus在岩土工程中的应用案例文件abaqus是一款常用的有限元分析软件，广泛应用于岩土工程中。
下面列举了岩土工程中abaqus的应用案例，包括地基工程、边坡稳定性分析、挡土墙设计等方面。
1. 地基工程地基工程是岩土工程的核心内容之一，abaqus可以用于地基的承载力和沉降分析。
通过建立地基模型，考虑不同荷载情况下的土体性质，可以计算地基的承载力和变形情况，进而指导实际工程设计。
例如，可以通过abaqus模拟地基基坑开挖对周围土体的影响，预测地基下沉的情况，为地下结构的设计提供依据。
2. 边坡稳定性分析边坡稳定性是岩土工程中的重要问题，abaqus可以用于边坡的稳定性分析。
通过建立边坡模型，考虑不同荷载、土体参数和边坡几何形状等因素，可以计算边坡的稳定性指标（如安全系数）和发生滑移的位置。
例如，可以通过abaqus模拟陡坡下雨后的渗流和剪切破坏，评估边坡稳定性，并提出相应的加固措施。
3. 挡土墙设计挡土墙是岩土工程中常见的结构，abaqus可以用于挡土墙的设计和分析。
通过建立挡土墙模型，考虑土体参数、结构形式和荷载情况等因素，可以计算挡土墙的稳定性和变形情况，指导挡土墙结构的设计。
例如，可以通过abaqus模拟挡土墙的荷载响应和土体变形，评估挡土墙的稳定性，并确定合适的尺寸和材料。
4. 地铁隧道分析地铁隧道是岩土工程中的典型工程，abaqus可以用于地铁隧道的分析。
通过建立隧道模型，考虑地下水、土体参数和开挖方式等因素，可以计算隧道的稳定性和变形情况，指导隧道的设计和施工。
例如，可以通过abaqus模拟隧道开挖对周围土体的影响，评估隧道的稳定性和地表沉降情况，并提出相应的支护措施。
5. 岩石力学分析岩石力学是岩土工程中的重要分支，abaqus可以用于岩石的力学分析。
通过建立岩石模型，考虑岩石的本构关系和荷载情况，可以计算岩石的应力分布、变形情况和破坏机制，指导岩石工程的设计和施工。
例如，可以通过abaqus模拟岩石的加载过程和破坏模式，评估岩石的强度和变形特性，为岩石工程提供依据。
abaqus土木工程实例
abaqus土木工程实例
摘要：
1.Abaqus 简介
2.Abaqus 在土木工程中的应用
3.Abaqus 的实例：隧道开挖、边坡稳定性分析、桥梁结构分析
4.Abaqus 的未来发展前景
正文：
Abaqus 是一款强大的有限元分析软件，广泛应用于土木工程、机械工程、航空航天等领域。
其中，在土木工程中，Abaqus 发挥着越来越重要的作用。
Abaqus 在土木工程中的应用主要体现在以下几个方面：首先，Abaqus 可以用于隧道开挖的分析。
通过模拟隧道开挖的过程，可以预测地层的变形、沉降，以及对周围环境的影响，从而指导实际的施工。
其次，Abaqus 也可以用于边坡稳定性分析。
通过对边坡的力学性质进行模拟，可以评估边坡的稳定性，预防边坡滑坡等灾害的发生。
此外，Abaqus 还可以用于桥梁结构分析。
通过模拟桥梁在各种载荷下的反应，可以评估桥梁的强度、刚度，以及抗震性能。
Abaqus 的实例分析结果，不仅可以用于理论研究，还可以用于指导实际工程。
例如，通过隧道开挖的实例分析，可以优化隧道的开挖方式，提高工程效率，降低工程风险。
通过边坡稳定性分析的实例，可以制定合理的边坡防护措施，防止边坡滑坡等灾害的发生。
通过桥梁结构分析的实例，可以优化桥梁
的设计，提高桥梁的安全性能。
随着科技的发展，Abaqus 也在不断更新，未来发展前景广阔。
ABAQUS在浅埋大断面隧道围岩稳定性分析中的应用
ABAQUS在浅埋大断面隧道围岩稳定性分析中的应用摘要：在隧道掘进过程中，围岩的稳定性与否直接影响施工安全与进度，尤其是浅埋大断面隧道。
本文以万象至万荣高速公路老中友谊隧道为例，应用ABAQUS 根据隧道围岩地质情况及勘察设计资料，确定了岩体材料与初期支护构件的本构模型，建立了隧道开挖支护后模型，基于杨氏衰减法模拟围岩及支护结构在后续施工期间的应力分布及支护变化位移情况，通过与开挖支护后现场监控量测实测数据曲线图对比，验证了ABAQUS仿真模型在隧道围岩稳定性分析中的有效性。
关键字：浅埋大断面隧道；围岩稳定性；ABAQUS模型；监控量测0 引言隧道工程属于隐蔽施工,常常面临非常复杂的地质环境,隧道开挖支护后应及时做好监测，保障隧道施工安全。
李新志等[5]为研究隧道地表沉降变化特征，应用三维连续介质快速拉格朗日元模拟隧道的施工过程，所得结果与现场监测具有较好的拟合性；周丁恒等[7]研究表明采用不同施工工序，对支护体系力学结构影响较大，合理的施工工序是支护体系稳定性的关键。
本文针对老中友谊双向四车道隧道围岩开挖支护后稳定性问题，运用ABAQUS对隧道开挖支护后围岩应力场变化进行数值模拟，进而优化隧道开挖后支护参数，结合现场监控量测，通过模拟信息与实测量测曲线进行对比分析，对隧道围岩稳定性进行安全综合性评估。
1 工程概况本文万象至万荣高速公路老中友谊隧道，隧道建筑限界净宽：0.75+0.5+2×3.75+0.75+0.75=10.25m；净高：5.0m。
选取的模拟分析地段隧道围岩主要为碎石状结构，软弱夹层发育，夹粉质粘土；地下水类型主要为基岩裂隙水，岩体破碎，围岩完整性差，围岩自稳能力弱，开挖前应做好超前支护，若支护不及时或强度不足，易产生塌方。
2 ABAQUS隧道模型的建立2.1 岩体材料与支护材料的本构模型ABAQUS数值模拟软件基于其强大的非线性求解功能，被广大用户逐渐推崇通用有限元软件。
隧道工程与ABAQUS 分析
第1章隧道工程与ABAQUS 分析知识要点：;隧道的基本概念和工程概述;隧道的种类及其作用;隧道及地下工程的有限元分析;ABAQUS基础知识简介;本章小结本章导读：本章首先介绍隧道及地下工程的相关基本概念和隧道的种类及其作用，接下来介绍隧道及地下工程的有限元分析特点，并进一步介绍ABAQUS有限元分析方法在隧道及地下工程中的应用及注意事项。
最后重点阐述ABAQUS的相关基础知识及ABAQUS的导入导出功能。
1.1、隧道的基本概念及工程概述地下工程：在山体内或地面下修建的建筑物。
下面简要介绍隧道中常用的术语：隧道：以保持地下空间作为运输孔道的地下工程。
导坑：在地下开挖出一个洞穴并延伸成为一个长形的孔道。
衬砌：在坑道的周围修建的用于支撑洞室稳定的支护结构。
衬砌的内轮廓应能满足使用上的要求，同时也无需无谓的放大。
衬砌的形状和尺寸，应能使结构受力状态最为合理，既不浪费又能稳固。
通常以圆形、椭圆形、马蹄形和卵形为多。
衬砌的用料应适合施工和养护的要求。
通常用坚固、耐久、少腐蚀、能防水、防火、价廉、便于就地取材的材料。
洞门：在隧道端部外露面修建的为保护洞口和排放流水的挡土墙式结构。
明洞：在洞门与洞身间用明挖法修筑的隧道。
洞身衬砌、洞门和明洞就组成了隧道的主体支护结构，作用是保持岩体的稳定和行车安全。
见图1-1。
为了保证隧道的正常使用，还需设置一些附属建筑物。
隧道的附属建筑物是为了运营管理、维修养护、给水排水、供蓄发电、通风、照明、通图1-1 明洞示意图讯、安全等而修建的建筑物，包括有：为工作人员在隧道进行维修或检查时，能及时避让驶来的列车而在隧道两侧开辟的大小避车洞；为了保证隧道洞口的稳定与安全而修建的边仰坡；为了引导洞口边仰坡地表水流而修建的排水天沟；为了排除隧道内渗入的地下水，保证列车正常运行而设置的防水设备及排水设备；为了净化隧道内机车所排出的烟尘和有害气体而设置的通风系统；电力及通讯设施；消防设施等。
基于Abaqus对断层错动下高速铁路隧道衬砌受力变形模拟研究
0引言随着我国高速铁路、高速公路、城市地铁等基础设施的大量兴建，隧道等地下工程常常需要穿越活动断层。
活动断层的存在会引起地层产生变形及错位，这将引起隧道产生过大变形、错位甚至局部坍塌等灾害[1-2]。
在隧道线路选址时一般应尽量避免线路接近或穿越活动断层。
然而，实际工程中，考虑到经济性、线路走向等因素的限制，仍有很多隧道需要修建在断层附近甚至穿越断层。
因此，研究断层错动对隧道结构的受力变形特性及安全性等的影响具有重要的理论价值和工程实际意义。
断层错动是导致隧道衬砌结构产生严重破坏的最主要原因[3-6]。
目前对断层错动对隧道衬砌结构受力变形的影响主要采用室内模型试验和数值模拟两种手段进行研究。
Shahidi [7]对比分析了断层黏滑错动下Koohrangs 三号隧道的二次衬砌减错缝的设置效果。
熊炜[8]借助于商业有限元分析软件Marc 软件探究了正断层活动下隧道结构的受力与变形变化机制，探讨了断层位错量、倾角以及隧道结构埋深等对其的影响，归纳得出衬砌的破坏模式。
唐晓杰[9]借助于Flac 软件模拟分析了不同施工工法下地铁隧道穿越———————————————————————作者简介:严申华（1969-），男，浙江杭州人，高级工程师，学士，研究方向为铁路工程建设。
基于对断层错动下高速铁路隧道衬砌受力变形模拟研究Research on Mechanical Deformation Characteristics of High-speed Railway Tunnel LiningStructure under Fault Movement严申华①YAN Shen-hua ;邹嘉炜①ZOU Jia-wei ;陈美鹏①CHEN Mei-peng ;万进明①WAN Jin-ming ;徐振扬①XU Zhen-yang ;付宁②FU Ning ;郑春铭②ZHENG Chun-ming ;宋飞③SONG Fei ;李海潮③LI Hai-chao ;周青③ZHOU Qing ;兰福东④LAN Fu-dong ;李志④LI Zhi ;黄天炜⑤HUANG Tian-wei ;邹红湘⑥ZOU Hong-xiang ;林颖典⑤LIN Ying-dian（①中国铁路上海局集团有限公司杭州铁路枢纽工程建设指挥部，杭州310009；②中铁二十二局集团有限公司，北京100043；③中铁上海工程局有限公司，上海200001；④中铁十二局集团有限公司，太原030024；⑤浙江大学海洋学院，杭州310058；⑥浙江卡浦乐尔混凝土技术有限公司，杭州310015）（①Hangzhou Railway Hub Construction Command Headquarters of China Railway Shanghai Group Co.，Ltd.，Hangzhou 310009，China ；②China Railway 22nd Bureau Group Co.，Ltd.，Beijing 100043，China ；③Headquarters of China Railway Shanghai Bureau Group Co.，Ltd.，Shanghai 200001，China ；④China Railway 12th Bureau Group Co.，Ltd.，Taiyuan 030024，China ；⑤Ocean College ，Zhejiang University ，Hangzhou 310058，China ；⑥Zhejiang Capur Concrete Technology Co.，Ltd.，Hangzhou 310015，China ）摘要:以杭温高速铁路某区间隧道为研究对象，采用Abaqus 软件建立三维分析模型。
基于ABAQUS的隧道开挖模拟研究
基于ABAQUS的隧道开挖模拟研究
李志明
【期刊名称】《交通世界》
【年(卷),期】2024()12
【摘要】隧道施工方法对隧道的安全有重要影响,为此,采用数值模拟的方法,利用有限元软件ABAQUS结合实际隧道开挖工程建立二维数值模型,模拟分析三步七台阶法和单侧壁导坑法对隧道施工变形控制的效果,研究结果表明:模拟分析不同混凝土强度可以发现,兼顾规范和性价比,混凝土强度应选择C25;从不同初支厚度角度分析,兼顾规范和性价比,初支厚度应为25cm;从对比不同锚杆角度分析,兼顾规范和性价比,锚杆的长度应为3.5m。
【总页数】4页(P125-127)
【作者】李志明
【作者单位】石家庄市公路建设发展中心
【正文语种】中文
【中图分类】U455.7
【相关文献】
1.基于ABAQUS多内撑基坑开挖的模拟研究
2.基于ABAQUS大跨度双联拱隧道开挖的数值模拟分析
3.基于ABAQUS隧道开挖中管棚超前支护效果有限元分析
4.基于Abaqus生死单元功能的地应力平衡在隧道开挖中的应用
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采用ABAQUS的隧道稳定性分析
文章编号:100926825(2009)0920312202采用ABAQUS 的隧道稳定性分析收稿日期:2008211213作者简介:刘 学(19702),男,工程师,中铁十九局集团第四工程有限公司,辽宁辽阳 111000刘 学摘 要:结合某隧道的工程地质特点,采用ABAQUS 对隧道开挖过程进行了数值模拟,分析表明:采用双侧壁导坑法,由于开挖步之间的相互影响,围岩的应力和变形都比较大,因此支护应紧跟,得出了数值模拟成果与现场监测结果规律基本一致的结论。
关键词:ABAQUS,稳定性,数值模拟,双侧壁导坑法,超前支护中图分类号:U451文献标识码:A随着我国大规模建设的展开,高速公路建设发展迅速。
为了避开各种病害,改善运营条件,在穿越山区时,高速公路也常采用隧道方案。
一般隧道施工工序多,难度大,地质、形状和受力条件复杂,一般很难得到理论解析解。
有限元法自20世纪50年代发展至今,已成为解决复杂岩土力学问题的有力工具,用来解决许多难以用解析法求解的力学问题。
大型有限元程序ABAQUS 完全可以模拟隧道动态开挖的全过程,并与目前已施工监测得到的数据进行分析对比,根据分析结果,提出相应的措施和建议。
1 工程概况该隧道穿过低山丘陵地貌区,隧道线路经过的最大高程约为407m,隧址地面标高51.28m ~407.00m,最大相对高差约355.72m 。
隧道设计为单洞双线,全长2.4km,围岩级别为Ó级~Õ级。
其中Õ级段区域地质构造、断裂构造发育,施工过程中极易出现突水和洞室失稳现象,该区段确定为本隧道的施工难点。
本文通过大型有限元软件ABAQUS 对这一区段的开挖进行模拟,揭示该区段内围岩的变形机理,以优化支护参数,保证施工安全进行。
本段隧道为上下行分离的双向六车道高速公路隧道,建筑限界净宽14.5m,净高5m;建筑内轮廓宽15.18m,全高7.92m,围岩级别为Õ级。
ABAQUS在隧道及地下工程中的应用_水利水电版_
岩 土 力 学 2010年GUAN Bao-shu. The actuality and development of surrounding rock classification in other countries[J]. Tunnel Corpus , 1972, (4): 1－3.[5] 中华人民共和国铁道部. TB10003－2005铁路隧道设计规范[S]. 北京: 中国铁道出版社, 2005.[6] 重庆交通科研设计院. JTGD70－2004 公路隧道设计规范[S]. 北京: 人民交通出版社, 2004.[7] GONZALEZ D E, VALLEJO L I. SRC rock massclassification of tunnels under high tectonic stress excavated in weak rocks[J]. Engineering Geology , 2003, (69): 273－285.[8] 中华人民共和国水利部. GB50218－94 工程岩体分级标准[S]. 北京: 中国计划出版社, 1995.[9] 王明年, 何林生. 建立公路隧道施工阶段围岩分级的思考[J]. 广东公路交通, 1998, (增刊1): 125－127. WANG Ming-nian, HE Lin-sheng. Build surrounding rock classification of highway tunnel during the construction[J]. Guangdong Highway Communications , 1998, (Supp.1): 125－127.[10] 陈炜韬, 王明年, 王玉锁, 等. 黏性土土质隧道围岩分级指标选取的研究[J]. 岩土力学, 2008, 29(4): 901－904.CHEN Wei-tao, WANG Ming-nian, WANG Yu-suo. et al. Study on the index selection of surrounding rock classification in cohesive soil tunnel[J]. Rock and Soil Mechanics , 2008, 29(4): 901－904.[11] 西南交通大学. 公路隧道围岩分级指标体系与动态分类方法研究[R]. 成都: 西南交通大学, 2007.[12] 建设部综合勘察研究设计院. GB 50021－2001 岩土工程勘察规范[S]. 北京: 中国建筑工业出版社, 2002. [13] 陈炜韬, 王明年, 魏龙海, 等. 黏性土土质隧道围岩分级指标的界限值确定[J]. 岩土力学, 2008, 29(9): 2446－2450.CHEN Wei-tao, WANG Ming-nian, WEI Long-hai. et al. Value limits of the index of surrounding rock classification in cohesive soil tunnel[J]. Rock and Soil Mechanics , 2008, 29(9): 2446－2450.[14] 王玉锁, 陈炜韬, 王明年. 砂土质隧道围岩黏聚力影响因素的试验研究[J]. 水文地质工程地质, 2006, (6): 48－51.WANG Yu-suo, CHEN Wei-tao, WANG Ming-nian. Test research for influencing factors of the cohesive strength of sand soil tunnel surrounding rock[J]. Hydrogeology & Engineering Geology , 2006, (6): 48－51.ABAQUS 在隧道及地下工程中的应用（水利水电版）工业技术类，陈卫忠、伍国军、贾善坡著，16开，813千字，524页，平装光膜，估价：68元，2010年1月出版，ISBN ：978－7－5084－6995－9本书系统阐述了地下工程数值模拟的基本原理和方法，通过一系列的工程实例，详细地介绍了ABAQUS 在隧道及地下工程设计及施工中的应用，较充分地反映了作者及国内外最新研究成果。
基于ABAQUS的无渗流偏压隧道开挖分析(包含地应力平衡分析)
基于ABAQUS的无渗流偏压隧道开挖分析（包含地应力平衡分析）1 隧道建模及地应力平衡1.1 工程概况本模型截取的一段隧道通过山体坡度30°左右一侧，隧道开挖及初衬断面为五心圆各项参数如表2.1所示。
隧道跨度13.36m，高11.71m，偏压部分覆盖层厚度约为20m。
隧道区地下水主要为第四系松散层孔隙水和基岩裂隙水，垂直隧道中轴线向东120米勘察孔水位为65米，向西120米勘察孔水位为10米。
施工过程中隧道单位正常涌水量3.43m3/d，中等富水。
具体围岩初衬参数将在后文建模时给出。
表2.1 隧道断面参数(单位：cm)r[1]R[1]r[4]R[4]h[1]h[2]h[3]a b h H B1.2 隧道建模及偏压判定结合隧道工程勘察报告和规范取围岩和初衬参数值如表2.2所示，隧道初衬厚度为30cm。
表2.2 围岩和初衬参数取值弹性模量/GPa泊松比密度/Kg/m3内摩擦角/°内聚力/MPaV级围岩 1.80.382200250.3初衬250.22400//文献指出，取模型边界为隧道开挖直径8倍时，其地震和静力计算对隧道的影响可以忽略不计。
本模型取隧道开挖直径的10倍，力求将边界影响降低到最小，同时兼顾计算工作量。
建模时先简化山体坡脚30°一侧为一顶角120°的圆锥，按照隧道实际位置确定隧道后，在山体上切下符合隧道开挖直径10倍的计算模型（如图2.2），这样会使模型上表面近似山体的曲面，较符合实际地形条件，模型自前向后偏压角度略有减小。
与直接将上表面简化为平面的模型相比，其计算结果和实际工程的符合性有较大提升，对隧道内部应力的分布也反映的更为准确。
本章将对无渗流条件下的静力偏压情况进行模拟，以便和后文中渗流作用下偏压隧道的应力场变化进行比较。
模型上隧道圈线和穿越隧道的斜线是为方便后续渗流计算所做分割面，不影响计算。
图2.2 模型切取示意图模型尺寸如上文所述，首先不考虑渗流场，仅考虑重力作用。
[整理]ABAQUS软件对隧道开挖过程的模拟
![[整理]ABAQUS软件对隧道开挖过程的模拟](https://img.taocdn.com/s3/m/ea11f956376baf1ffd4fad4e.png)
ABAQUS 软件对隧道开挖过程的模拟一、ABAQUS 在岩土工程中应用简介：岩土工程中的开挖问题主要是指隧道、基抗的开挖。
这些问题的施工过程常常较为复杂，如分步骤开挖，支挡结构的施工等，常规的分析方法处理起来十分困难，往往需要通过有限元对支护结构的内力和变形，周围土体的位移等进行分析。
ABAQUS 由于其本身强健的非线性求解功能，在工业界被公认为技术最先进的非线性有限元分析软件，与传统商业软件不同，ABAQUS 是专门为解决工程中困难问题而发展并逐渐被广大用户推崇的超级通用有限元软件。
因此，本文将采用ABAQUS 软件对隧道开挖过程进行模拟及分析。
二、隧道开挖过程问题简介：1、模型简介：某个地下隧道，由一个混凝土的衬砌支持。
建造这样一个隧道，涉及到一个非常复杂的土木工程过程。
工程界希望能通过数值模拟预测和验证设计建造过程中的各种问题，以加快建造过程和优化建造成本，并且最大程度的保证安全性。
2、几何特性：隧道直径8米，在地下20米，隧道周围黏土的本构简化为线弹性（E=200MPa ，0.2ν=，220kN/m γ=），混凝土衬砌（E=19GPa ，0.2ν=），厚度为0.15米。
图1 模型示意图3、分析思路：隧道的开挖和其他开挖问题类似，其实质主要是应力的释放。
如果没有衬砌的施工，那问题很简单，只要在建立初始应力之后，移除开挖单元即可。
但实际工程中，隧道的开挖施工步骤是十分复杂的，涉及到灌浆、卡极为、衬砌施工等。
而在有限元计算中衬砌等支护结构施工的模拟尤为重要，特别是衬砌单元激活的时机，若在开挖区域单元移除之前激活不符合真实工程中的施工顺序，衬砌施工时土体应力已有所释放；而若在单元移除之后进行则应力早已完全释放，衬砌起不到支撑的作用。
为了解决这一问题，研究人员们提出了以下两种方法：1、在衬砌施工前，将开挖区单元的模量降低，移除来模拟应力释放效应。
2、首先将开挖面上的节点施加约束，得到与初始应力平衡的节点力。
abaqus土木工程实例
abaqus土木工程实例（最新版）目录1.Abaqus 简介2.Abaqus 在土木工程中的应用3.Abaqus 的实例：桥梁分析4.Abaqus 的实例：隧道分析5.Abaqus 的实例：地基分析6.Abaqus 在土木工程中的优势和局限性正文【Abaqus 简介】Abaqus 是一款由法国达索系统公司开发的大型通用有限元分析软件，广泛应用于各种工程领域，包括土木工程、机械工程、航空航天工程等。
它提供了一个强大的分析平台，可以模拟各种复杂的工程问题，并提供准确的解决方案。
【Abaqus 在土木工程中的应用】在土木工程中，Abaqus 的应用范围非常广泛，包括桥梁、隧道、地基、道路等各个方面。
它可以进行静态分析、动态分析、热分析、疲劳分析等多种分析，可以模拟材料的非线性行为，考虑材料的塑性、蠕变等特性。
【Abaqus 的实例：桥梁分析】以桥梁分析为例，Abaqus 可以模拟桥梁在各种载荷下的反应，包括静载荷、动载荷、温度变化等。
它可以分析桥梁的应力、应变、挠度等，可以检验桥梁的设计是否合理，是否满足使用要求。
【Abaqus 的实例：隧道分析】在隧道分析中，Abaqus 可以模拟隧道在开挖、支护、衬砌等过程中的反应，可以分析隧道的稳定性、变形、渗水等问题。
这对于隧道的设计和施工具有重要的指导意义。
【Abaqus 的实例：地基分析】在地基分析中，Abaqus 可以模拟地基在各种载荷下的反应，包括应力、应变、沉降等。
它可以帮助工程师了解地基的承载能力，优化地基设计。
【Abaqus 在土木工程中的优势和局限性】Abaqus 在土木工程中的优势主要表现在其强大的分析能力和灵活的模拟能力。
它可以模拟各种复杂的工程问题，提供准确的解决方案。
然而，Abaqus 也存在一些局限性，例如其学习曲线较陡峭，需要工程师有一定的有限元分析基础。
隧道开挖的数值分析
隧道开挖的数值分析摘要：随着城市范围的日益扩大，地铁使用盾构进行隧道开挖的工程数量日渐增多。
隧道开挖与支护工程是一个多步骤加载、卸载的复杂过程。
用有限元方法来模拟这个隧道开挖以及衬砌支护过程，计算得到最后的地表变形，隧道开挖面的应力变形以及衬砌本身的受力特点及变形。
本文采用有限元程序ABAQUS来进行数值分析。
在有限元值模拟过程中土体的本构模型采取无剪胀的摩尔-库仑模型；用初始应力提取法来完成初始地应力平衡；将开挖土体的模量衰减来模拟土体的在衬砌完成前的部分应力释放。
计算结果表明地表沉降(Y向)变形最大值出现在隧道中心线位置，地表变形(X向)的峰值出现在隧道侧边区域内。
其次，衬砌的支撑作用十分明显，与无衬砌的情况相比地表变形减少了25%~40%，同时开挖面的应力和变形也相应减小。
最后，衬砌本身表现为弯曲变形的特点，其应力最大值出现在隧道侧边最外侧边缘处。
关键词：有限元数值分析；隧道开挖；衬砌；地表变形；ABAQUS0 引言随着我国经济的快速增长，为了满足现代生活的便捷，舒适，高效的要求，城市的基础设施的建设就变得更加重要。
随着城市的地域的扩大，城市人口增多，各地区功能性的强化及人们日常的活动区域的不断扩大，地面道路交通越来越难以满足人们日常出行的要求。
继北京、上海等特大城市修建了多条地铁之后，越来越多的中大型城市如广州、杭州等开始修建地铁线路，以缓解城市的地面交通压力。
隧道开挖工程数量的剧增，加之现场一般位于城市繁华区，存在较为密集的建筑群。
所以更迫切的需要相应的理论研究能指导现场的施工，解决现场出现的各种问题，同时减小对地面原有的建筑造成不良的影响。
因土体材料本身为非均质材料，而且因地区不同，土体材料的性质也各不相同；同时开挖过程又是一个极复杂的卸载、加载的多步骤过程，所以隧道开挖问题很难有精确的理论方法。
随着近年来计算机技术发展、有限元方法的不断完善，数值分析方法被认为是一种求解工程中所遇到的各种复杂问题的最有效方法之一[1,2]。
【2019年整理】ABAQUS软件对隧道开挖过程的模拟
ABAQUS 软件对隧道开挖过程的模拟一、ABAQUS 在岩土工程中应用简介：岩土工程中的开挖问题主要是指隧道、基抗的开挖。
这些问题的施工过程常常较为复杂，如分步骤开挖，支挡结构的施工等，常规的分析方法处理起来十分困难，往往需要通过有限元对支护结构的内力和变形，周围土体的位移等进行分析。
ABAQUS 由于其本身强健的非线性求解功能，在工业界被公认为技术最先进的非线性有限元分析软件，与传统商业软件不同，ABAQUS 是专门为解决工程中困难问题而发展并逐渐被广大用户推崇的超级通用有限元软件。
因此，本文将采用ABAQUS 软件对隧道开挖过程进行模拟及分析。
二、隧道开挖过程问题简介：1、模型简介：某个地下隧道，由一个混凝土的衬砌支持。
建造这样一个隧道，涉及到一个非常复杂的土木工程过程。
工程界希望能通过数值模拟预测和验证设计建造过程中的各种问题，以加快建造过程和优化建造成本，并且最大程度的保证安全性。
2、几何特性：隧道直径8米，在地下20米，隧道周围黏土的本构简化为线弹性（E=200MPa ，0.2ν=，220kN/m γ=），混凝土衬砌（E=19GPa ，0.2ν=），厚度为0.15米。
图1 模型示意图3、分析思路：隧道的开挖和其他开挖问题类似，其实质主要是应力的释放。
如果没有衬砌的施工，那问题很简单，只要在建立初始应力之后，移除开挖单元即可。
但实际工程中，隧道的开挖施工步骤是十分复杂的，涉及到灌浆、卡极为、衬砌施工等。
而在有限元计算中衬砌等支护结构施工的模拟尤为重要，特别是衬砌单元激活的时机，若在开挖区域单元移除之前激活不符合真实工程中的施工顺序，衬砌施工时土体应力已有所释放；而若在单元移除之后进行则应力早已完全释放，衬砌起不到支撑的作用。
为了解决这一问题，研究人员们提出了以下两种方法：1、在衬砌施工前，将开挖区单元的模量降低，移除来模拟应力释放效应。
2、首先将开挖面上的节点施加约束，得到与初始应力平衡的节点力。
ABAQUS在隧道中的运用_施工工法优化资料精
第3章 ABAQUS 在隧道中的应用—施工工法优化知识要点：; 隧道施工工法概述; 新奥法的施工特点及开挖方法; ABAQUS 的模拟方法; 隧道施工工法优化研究; 本章小结本章导读：本章主要研究ABAQUS 在隧道开挖过程中施工工法优化方面的数值模拟。
首先介绍一般隧道的施工工法，然后针对目前常用的新奥法的施工特点和开挖方法进行了介绍，采用ABAQUS 在隧道施工开挖方面的数值模拟功能，对小间距隧道在不同围岩类别情形下的各种施工工法逐一进行了优化分析研究，并得到相关结论。
3.1 概述概括地说，隧道施工具有隐蔽性大、作业的循环性强、作业空间有限、作业综合性、施工动态性、作业环境恶劣、作业的风险性大、气候影响小等特点，因此，各种施工技术必须考虑这些特性，才能够发挥其作用。
根据隧道穿越地层的不同情况和目前隧道施工方法的发展，隧道施工方法可按以下方式分类：⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎨⎧⎩⎨⎧⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎨⎧⎪⎩⎪⎨⎧⎩⎨⎧盾构法沉管法水底隧道施工方法盾构法浅埋暗挖法盖挖法地下连续樯法明挖法法浅埋及软土隧道施工方掘进机法新奥法传统矿山法钻爆法矿山法山岭隧道施工方法隧道施工方法)(矿山法因最早应用于矿石开采而得名，它包括上面已经提到的传统方法和新奥法。
由于在这种方法中，多数情况下都需要采用钻眼爆破进行开挖，故又称为钻爆法。
有时候为了强调新奥法与传统矿山法的区别，而将新奥法从矿山法中分出另立系统。
掘进机法包括隧道掘进机(Tunnel Boring Machine ，简写为T.B.M.)法和盾构掘进机法。
前者应用于岩石地层，后者则主要应用于土质围岩，尤其适用于软土、流砂、淤泥等特殊地层。
沉管法、明挖法等则是用来修建水底隧道、地下铁道、城市市政隧道等，以及埋深很浅的山岭隧道。
在隧道施工中最重要的是选择合理的施工方法。
选择施工方法时需考虑的基本因素大体上可归纳为：(一) 施工条件(二) 围岩条件(三) 隧道断面积(四) 埋深(五) 工期(六) 环境条件从目前的工程实际出发，在今后很长一段时期内，矿山法仍然是修建山岭隧道的主流方法，是其他方法不可能代替的。
基于ABAQUS流固耦合作用下软岩隧洞的围岩稳定性分析
基于ABAQUS流固耦合作用下软岩隧洞的围岩稳定性分析基于ABAQUS流固耦合作用下软岩隧洞的围岩稳定性分析随着工程领域的不断发展，软岩隧洞的稳定性问题得到了广泛关注。
然而，由于软岩的特殊性质，传统的工程分析方法在软岩隧洞围岩稳定性分析上存在一定的局限性。
因此，本文采用流固耦合的方法，基于ABAQUS软件对软岩隧洞的围岩稳定性进行分析研究。
软岩是指抗压强度较低、含水量较高的岩石。
对于软岩的围岩稳定性分析，传统方法一般采用弹性力学理论。
然而，弹性力学理论假设岩石是具有线性弹性特性的完美材料，无法准确描述软岩的实际特性。
因此，本文采用ABAQUS软件中流固耦合的方法，将水流和软岩相互耦合，较好地模拟了软岩隧洞围岩的实际工况。
首先，本文建立了软岩隧洞的有限元模型。
模型采用了三维围岩模型，包括隧洞结构和难以观测的软岩材料。
根据软岩的实际特性，模型采用了合适的软岩本构模型。
同时，考虑到隧洞周围的水流对围岩稳定性的影响，模型中引入了流体元素。
接下来，本文根据软岩隧洞的实际工况，给定了合理的边界条件和荷载条件。
在模型构建完成后，通过ABAQUS软件进行数值计算。
软岩隧洞围岩的稳定性分析主要包括了两个方面：一是软岩围岩的位移和应力分布情况，二是软岩围岩的破坏机理和稳定性评价。
通过模型计算得到的结果，可以清晰地描述软岩围岩的位移和应力分布情况。
软岩围岩的位移主要分布在隧洞附近，随着深度增加逐渐减小。
软岩围岩的应力分布则呈现出较大的非均匀性，主要集中在隧洞周围。
同时，通过分析软岩的破坏机理，可以了解软岩围岩的破裂过程和失稳部位。
在稳定性评价方面，可以评估软岩隧洞的稳定性，并对围岩进行合理的支护设计。
综上所述，本文以ABAQUS软件为工具，采用流固耦合的方法对软岩隧洞的围岩稳定性进行了分析研究。
通过模型计算得到了软岩围岩的位移和应力分布情况，并对软岩的破坏机理进行了探讨。
通过稳定性评价，可以为软岩隧洞的支护设计提供科学依据。
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关键词：Abaqus；岩土工程；有限元；地应力平衡；桩土；盾构隧道；开挖；模拟；离散元；CFD
小弟读书期间主要做岩土开挖的模拟，用过基于Abaqus的有限元，现在主要做离散元和CFD。
读书期间做了大量的工程实例和模拟方法的探索，现在论文也发了，专利也申请了，于是想公开一些实例和教程。
虽然不是很高深的东西，但对于初学者应该会有一定的帮助。
自己开了个微信订阅号——算盘坊，基本会保证一周放送两次文章和实例，大家有兴趣的可以关注一下微信订阅号 算盘坊：
1.基于ABAQUS的修正剑桥模型的应用（一）——参数取值
2.基于ABAQUS的修正剑桥模型的应用（二）——建模要点
3.隧道开挖实例（一）——标准隧道开挖模拟
4.隧道开挖实例（二）——隧道穿桩模拟
5.隧道开挖实例（三）——隧道叠次穿越高架
6.隧道开挖实例（四）——URUP工法实践及有限元模拟
7.ABAQUS与岩土工程（一）——地应力平衡（初级）。