(完整word版)Udec计算算例VIP免费

1.3UDEC算例1.3.1工程概况某隧道位于一包含高角度连续节理岩体内，节理倾角为50度，平均间距为7m，隧道为一半径为9m的圆形隧道。贯穿于开挖面内的一垂直断层，在隧道拱顶形成了一个三角楔形体。本算例使用UDEC的结构单元逻辑来模拟喷射混凝土和锚杆联合支护的圆形隧道开挖问题。1.3.2构建模型隧道埋深451m，为半径9m圆形隧道，本次计算模型左右边界取41m，隧道至上下边界也取41m。总的来说，模型长100m，宽100m。计算模型如图1-1所示。图1-1UDEC计算模型1.3.3计算参数在包含高倾角节理和垂直断层的岩体内进行圆形开挖的UDEC模型岩体、节理和断层参数如下所示：表1-1完整岩石物理力学参数密度Dens（kg/m3）体积模量K（Gpa）剪切模量G（Gpa）25001.50.6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（Gpa/m）抗拉强度jten(Pa)粘聚力c（Pa）摩擦角φ（o）2210010010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ν拉伸屈服强度（Mpa）残余屈服强度（Mpa）抗压屈服强度（Mpa）2500210.15214表1-4岩体和喷射混凝土接触面物理力学参数法向刚度KN（Gpa/m）切向刚度KS（Gpa/m）抗拉强度jten(Mpa)粘聚力c（Mpa）摩擦角φ（o）111145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)1001011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。newround0.1block-50,-50-50,5050,5050,-50jset-50,0100,00,07,0；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；建立模型框架；设置节理crack-6-50-650tunnel(0,0)9,16delrangearea0.08genedge10；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。propmat1de2500k1.5e9g0.6e9propjmat=1jkn2e9jks1e9&jfric10jcoh100jtens100；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）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。boundstress00-10e6rangeyran4951boundyvel=0rangeyran-51-49boundxvel=0rangexran-51-49；上侧边界施加400m埋深等效荷载；约束下边界；约束左侧边界boundxvel=0rangexran4951；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，生成Y轴反方向的惯性力。setgrav0-10；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：solverat1e-5savesupp1.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：plblstressplydispfill；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：restsupp1.sav；读取文件supp1.savresettimedisphisthistydisp0,5deleterangeannulus(0,0)09structgenxc0yc0npoin36mat2thick0.1fang0theta180structchangearea0.2inertia0.025propmat2st_dens2500st_prat0.15st_ymod21e9propmat2st_ycomp4e6st_yield2e6st_yresid1e6propmat2if_kn1e9if_ks1e9if_fric45if_ten1e6if_coh1e6；重置计算步、位...