引綽濟(jì)遼工程遠(yuǎn)距離輸水隧洞TBM施工三維數(shù)值模擬

在考慮巖石材料彈塑性的基礎(chǔ)上,采用ansys建立了模擬深埋tbm隧洞結(jié)構(gòu)的三維有限元模型,采用程序的單元生死功能模擬了tbm施工的開(kāi)挖過(guò)程;分析求得了深埋隧洞圍巖變形的分布模式,并且進(jìn)行了開(kāi)挖后圍巖的應(yīng)力分析和管片襯砌的實(shí)際受力數(shù)值模擬,分析說(shuō)明了開(kāi)挖后圍巖的穩(wěn)定性和襯砌結(jié)構(gòu)的安全性;數(shù)值計(jì)算得出的一些有意義結(jié)論,對(duì)深埋隧洞工程的安全設(shè)計(jì)和施工、運(yùn)行具有指導(dǎo)意義。

建立包括雙線盾構(gòu)隧道、凍土帷幕、聯(lián)絡(luò)通道以及泵房在內(nèi)的三維數(shù)值模型,模擬了地層凍結(jié)、聯(lián)絡(luò)通道開(kāi)挖和支護(hù)的整個(gè)過(guò)程。分析了聯(lián)絡(luò)通道以及泵房開(kāi)挖對(duì)凍土帷幕、初支護(hù)和主隧道的影響。從而,確定了初支護(hù)及凍土帷幕的受力最不利位置和發(fā)生最大變形的位置,并提出相應(yīng)的控制指標(biāo)。

本文采用數(shù)值模擬方法預(yù)測(cè)由近地三維流動(dòng)風(fēng)引起的建筑物的表面風(fēng)壓。文中運(yùn)用一種擴(kuò)展的ｋ－ε紊流封閉模型，導(dǎo)得了穩(wěn)態(tài)流動(dòng)風(fēng)的統(tǒng)一形式的控制微分方程。采用控制容積法對(duì)微分方程作了離散，ｓｉｍｐｌｅｃ壓力校正迭代算法實(shí)現(xiàn)了非線性離散化方程的求解。實(shí)例計(jì)算與分析比較表明，本文的模擬方法改善了對(duì)建筑物側(cè)風(fēng)面和頂面風(fēng)壓值的預(yù)測(cè)。

本文采用數(shù)值模擬方法預(yù)測(cè)由近地三維流動(dòng)風(fēng)引起的建筑物的表面風(fēng)壓。文中運(yùn)用一種擴(kuò)展的ｋ－ε紊流封閉模型，導(dǎo)得了穩(wěn)態(tài)流動(dòng)風(fēng)的統(tǒng)一形式的控制微分方程。采用控制容積法對(duì)微分方程作了離散，ｓｉｍｐｌｅｃ壓力校正迭代算法實(shí)現(xiàn)了非線性離散化方程的求解。實(shí)例計(jì)算與分析比較表明，本文的模擬方法改善了對(duì)建筑物側(cè)風(fēng)面和頂面風(fēng)壓值的預(yù)測(cè)。

建立水電站進(jìn)水前池內(nèi)流動(dòng)的k-ε紊流數(shù)值模型,采用vof方法,對(duì)高水頭小流量引水式電站進(jìn)水前池內(nèi)流場(chǎng)進(jìn)行了三維數(shù)值模擬。計(jì)算得出了沖擊式水輪機(jī)在引用設(shè)計(jì)流量1.94m3/s時(shí)前池內(nèi)水流流態(tài),底板壓力分布,及壓力鋼管進(jìn)口流速分布以及在針閥突然關(guān)閉時(shí),前池內(nèi)水面涌高時(shí)水面線形狀。數(shù)值計(jì)算結(jié)果結(jié)合常規(guī)理論分析可以為工程設(shè)計(jì)提供參考。

利用標(biāo)準(zhǔn)k-ε雙方程湍流模型,采用vof法追蹤自由水面,應(yīng)用瞬態(tài)piso算法求解壓力速度耦合的方法,采用結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格并在溢流壩頂進(jìn)行網(wǎng)格加密,模擬計(jì)算了七孔溢洪道流場(chǎng)的三維水力特性,得到了設(shè)計(jì)工況的泄流能力、水面曲線、速度場(chǎng)。通過(guò)物理模型試驗(yàn)驗(yàn)證,兩者結(jié)果吻合較好。

斷層破碎帶隧道圍巖穩(wěn)定性差,為了解超前小導(dǎo)管注漿加固圍巖的效果,對(duì)隧道的開(kāi)挖過(guò)程進(jìn)行了三維有限元數(shù)值分析,數(shù)值計(jì)算結(jié)果和隧道拱頂下沉量測(cè)結(jié)果都證明了所選預(yù)加固措施的有效性,保證了斷層破碎帶隧道施工的安全。

以武漢地鐵積玉橋車站盾構(gòu)始發(fā)段工程為背景,綜合考慮始發(fā)井連續(xù)墻施工、基坑開(kāi)挖、端頭加固、土體分層、盾構(gòu)開(kāi)挖面泥土壓力、盾尾建筑空隙、盾構(gòu)壁后同步注漿等因素,采用有限差分軟件flac3d模擬始發(fā)段泥水盾構(gòu)施工。利用現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)比模擬結(jié)果,分析本文提出的三維有限差分模型,驗(yàn)證了模型的可靠性,分析始發(fā)段盾構(gòu)施工引起土體的土體擾動(dòng)規(guī)律。

結(jié)合我國(guó)西部某地下廠房洞室群區(qū)域地形地質(zhì)條件,采用三維非線性有限元法模擬洞室群分級(jí)開(kāi)挖全過(guò)程,揭示了圍巖及結(jié)構(gòu)的應(yīng)力場(chǎng)、位移場(chǎng)及破壞區(qū)分布規(guī)律,探明了圍巖可能的失穩(wěn)部位和失穩(wěn)方式以及主廠房、壓力管道、尾水調(diào)壓室及尾水洞等主要洞室分級(jí)開(kāi)挖過(guò)程中的圍巖變位與穩(wěn)定性,為類似工程的設(shè)計(jì)與施工提供參考。

大型地下洞室群的施工通風(fēng)問(wèn)題是保證安全、加快施工進(jìn)度的關(guān)鍵。傳統(tǒng)的施工通風(fēng)設(shè)計(jì)無(wú)法掌控真實(shí)通風(fēng)效果,導(dǎo)致資源浪費(fèi)?；诹黧w力學(xué)理論的地下洞室群施工通風(fēng)三維數(shù)值模擬,能定量分析大型洞室、關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)或通風(fēng)洞(井)等的通風(fēng)效果,為通風(fēng)方案的設(shè)計(jì)和優(yōu)化提供依據(jù)。

大水溝隧道是錦屏水電站上線公路的最后一座隧道,最大開(kāi)挖跨度達(dá)16.4m,高跨比僅有0.57,進(jìn)口段埋深淺且存在偏壓。根據(jù)大跨扁平隧道的受力和變形特點(diǎn),在施工時(shí)采用密排多層小導(dǎo)管注漿超前支護(hù)加固圍巖、臺(tái)階法開(kāi)挖并及時(shí)進(jìn)行支護(hù)。施工過(guò)程的三維數(shù)值模擬結(jié)果及隧道變形監(jiān)測(cè)結(jié)果都表明,所采用的施工方案是合理的,保證了施工安全。

本文通過(guò)建立三維有限元模型,對(duì)頂管施工引起的地表沉降進(jìn)行了數(shù)值模擬分析。并對(duì)管道埋深和管道直徑兩種因素對(duì)地表沉降的影響進(jìn)行了探討,得出一些有益結(jié)論,為采取措施減少地表變形提供了借鑒。

在地鐵聯(lián)絡(luò)通道水平凍結(jié)法施工過(guò)程中,對(duì)已建的盾構(gòu)隧道、地下管線、地表建筑物等都將產(chǎn)生較大影響。以南京地鐵二號(hào)線莫愁湖站～漢中門站區(qū)間聯(lián)絡(luò)通道及泵房水平凍結(jié)法施工為工程實(shí)例,采用flac3d進(jìn)行數(shù)值模擬,對(duì)地鐵聯(lián)絡(luò)通道施工過(guò)程中的凍結(jié)溫度場(chǎng)的發(fā)展變化、凍脹融沉引起的地表位移以及凍脹力引起的隧道內(nèi)力和變形等做了詳細(xì)的分析,得到了有參考價(jià)值的結(jié)論,為以后聯(lián)絡(luò)通道凍結(jié)法施工提供依據(jù)。

研究了雙連拱隧道施工過(guò)程中左右洞施工的相互影響、中墻的變形及其控制問(wèn)題。其方法為將隧道施工工序分為20步;利用ansys程序?qū)λ淼赖膰鷰r、中墻的變形、受力變化過(guò)程進(jìn)行了三維有限元仿真分析,得到了右洞開(kāi)挖對(duì)左洞圍巖位移的影響范圍約為開(kāi)挖面前后3b(b為單洞開(kāi)挖跨度,為12m)。右洞施工時(shí),開(kāi)挖面后方的中墻產(chǎn)生整體向左的偏轉(zhuǎn),墻身中部向左側(cè)鼓出,基部右趾向上抬起。中墻側(cè)的回填有效地抑制了中墻的變形,所以施工時(shí)中墻側(cè)必須回填密實(shí)。為了控制中墻的變形,兩開(kāi)挖面間距應(yīng)小于2.5b～3.0b。

以金麗溫高速公路二期工程里東隧道為工程背景,采用有限元法對(duì)溫州端洞口段40m連拱隧道進(jìn)行了施工全過(guò)程三維數(shù)值模擬,得出了地層及地表在施工全過(guò)程中的沉降分布規(guī)律與大小,并與1/20的實(shí)物相似模型試驗(yàn)進(jìn)行對(duì)比,提出了連拱隧道施工全過(guò)程地層沉降變化規(guī)律與施工中應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注的區(qū)域,對(duì)實(shí)際工程進(jìn)行直接指導(dǎo)并為同類工程提供參考

頂管施工引起的周圍土體變形會(huì)對(duì)相鄰建筑物造成危害,文中結(jié)合廣州地區(qū)實(shí)例,通過(guò)建立三維有限元力學(xué)模型,對(duì)頂管施工引起的地表沉降進(jìn)行數(shù)值模擬分析,理論值與實(shí)測(cè)值具有較好的一致性,同時(shí)對(duì)地層損失、管道埋深、管道直徑和管體材料各因素對(duì)地表沉降的影響進(jìn)行探討,得出一些結(jié)論,可為實(shí)際施工提供參考。

革鎮(zhèn)堡隧道是遼寧省的重點(diǎn)建設(shè)工程,其中破碎段巖體地質(zhì)條件復(fù)雜,傳統(tǒng)方法不能很好地反映其力學(xué)行為。針對(duì)上述問(wèn)題,在建立大規(guī)模的復(fù)雜地質(zhì)結(jié)構(gòu)的數(shù)值網(wǎng)格基礎(chǔ)上,采用三維巖土工程軟件flac3d,分別根據(jù)無(wú)支護(hù)、初次支護(hù)和二次支護(hù)3種情況,4m一個(gè)步長(zhǎng),分為上下兩臺(tái)階對(duì)該段隧道的分步動(dòng)態(tài)施工過(guò)程進(jìn)行了三維數(shù)值模擬。通過(guò)對(duì)位移場(chǎng)、應(yīng)力場(chǎng)的演化情況和塑性區(qū)分布的模擬計(jì)算,分析了開(kāi)挖支護(hù)動(dòng)態(tài)過(guò)程的復(fù)雜力學(xué)行為。計(jì)算結(jié)果顯示,位移與監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)比較一致,現(xiàn)有的二次支護(hù)方案能夠保證圍巖的穩(wěn)定性。數(shù)值模擬的結(jié)果對(duì)于該段隧道的施工具有指導(dǎo)意義。

采用simple算法、kε-ap模型和混合四面體非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格在笛卡爾坐標(biāo)系中對(duì)離心式污水泵內(nèi)部流場(chǎng)進(jìn)行了數(shù)值模擬,得出了污水泵內(nèi)固體顆粒的流動(dòng)規(guī)律以及固體顆粒的分布特征,為離心式污水泵的優(yōu)化設(shè)計(jì)提供理論參考。

傳統(tǒng)采暖房?jī)?nèi)熱環(huán)境的三維數(shù)值模擬——為了分析傳統(tǒng)散熱器采暖房?jī)?nèi)的熱利用效果，在抽象物理模型基礎(chǔ)上，建立散熱器采暖房?jī)?nèi)熱環(huán)境的三維數(shù)值模型，模擬傳統(tǒng)采暖房?jī)?nèi)的熱環(huán)境，基于新型采暖熱舒適性標(biāo)準(zhǔn)分析散熱器安裝位置對(duì)采暖房?jī)?nèi)熱環(huán)境的影響．結(jié)果表明，...

深基坑開(kāi)挖變形的三維數(shù)值模擬研究——采用三維快速拉格朗日差分分析方法(fastl~grangiananalysisofcontinua3d)將南京a、b大廈支護(hù)結(jié)構(gòu)(懸臂支護(hù)結(jié)構(gòu)、單層支點(diǎn)混合支護(hù)結(jié)構(gòu)、鉆孔灌注樁連拱支護(hù)結(jié)構(gòu))與一定范圍內(nèi)的土體(長(zhǎng)、寬、高)作為一個(gè)整體，結(jié)合基...

強(qiáng)夯加固回填土地基的三維數(shù)值模擬——針對(duì)回填土地基，基于abaqus有限元軟件，采用大變形幾何非線性三維有限元方法對(duì)強(qiáng)夯加固效果進(jìn)行了數(shù)值模擬。分析中考慮每一次夯擊引起的塑性變形，確定前次夯擊后土體塑性區(qū)開(kāi)展的形狀，并調(diào)整塑性區(qū)的土性參數(shù)，以此作為...

軟土地基上建筑物沉降的三維數(shù)值模擬分析——受場(chǎng)地地質(zhì)條件的限制，很多建筑物采用高壓縮性的軟土作為天然地基，軟土地基的不均勻沉降會(huì)威脅到結(jié)構(gòu)的安全。不均勻沉降受上部荷載、結(jié)構(gòu)剛度以及土層的不均勻性等因素的影響，傳統(tǒng)的分層總和法不能全面地考慮這些...