flac3d软件在滑坡隧道中应用研究

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1、FLAC3D软件在滑坡隧道中应用研究　　摘要：本文通过运用FLAC3D软件对某滑坡隧道进行三维数值建模，并模拟其施工开挖过程，分析研究滑坡隧道竖向位移、纵向位移及竖向应力、纵向应力，并与工程实际、滑坡滑动规律比较。可知FLAC3D数值计算软件可建立滑坡隧道在开挖过程中的模型，并对滑坡隧道这种大变形情况进行有效计算；计算所得位移、应力变化规律与滑坡隧道实际之变化规律相符；FLAC3D数值计算软件可成为今后类似的大变形隧道开挖的有效预测工具。关键字：滑坡隧道；FLAC3D；隧道开挖；位移；应力Abstract:Inthispaper,byusingthethree-dimension

2、alnumericalmodelingofFLAC3Dsoftwareforthetunnellandslide,andtosimulatetheexcavationprocess,analysisoftheverticaldisplacement,landslidetunnellongitudinaldisplacementandverticalstress,verticalstress,andwiththepracticalengineering,thelandslidepattern.TheFLAC3Dnumericalcalculationsoftwarecanestab

3、lishatunnelinLandslideintheexcavationprocessmodel,andefficientcalculationofthelandslidetunnel8largedeformation;stressvariationregularityoflandslideandtunnelpracticalwiththecalculateddisplacement,;FLAC3Dnumericalcalculationsoftwarecaneffectivelypredicttoolforlargedeformationoftunnelexcavationi

4、nsimilar.Keywords:FLAC3D;landslideoftunnel;tunnelexcavation;deformation;stress中图分类号:U45文献标识码：A文章编号：1.引言8FLAC3D程序采用的是拉格朗日差分法。拉格朗日差分法是流体力学中研究流体运输的两种方法之一，它通过单个流体质点运动参数随时间的变化规律，以及相邻质点间这些参数的变化规律，来研究整个流场中流体的运动。拉格朗日法移植到固体力学中,是将所研究的区域划分成网络，而网格节点相当于流体的质点，然后按时步用拉格朗日法研究网格节点的运动，这种方法就称为拉格朗日元法[1][2]。该方法的特点

5、是最适合于求解非线性大变形问题。就滑坡隧道而言，由于滑坡的影响，造成隧道位于滑动破裂带附近的围岩纵向、横向位移变大，达到大变形状态，相应的衬砌纵向、横向应力处于应力突变状态。目前，对隧道进行应力、应变分析的数值方法有很多，如有限单元法、边界单元法、有限差分法、离散单元法、流形方法、块体—弹簧元分析法、块体单元法、人工神经网络分析方法等，但根据笔者对有大量文献的阅浏，针对滑坡隧道这种大应变工程实例的数值分析，采用有限差分法是一种十分有效且接近实际情况的方法，而有限差分软件FLAC3D是目前开发得很成功的一款计算软件，也大量应用于工程分析中[3][4]。如杜庆丽利用有限差分软件FLA

6、C，对矩形浅埋软岩隧道开挖的非线性过程进行了模拟分析，研究初期支护在开挖过程中的大变形机制[5]；严绍洋等对公路隧道开挖渗流场进行了有限差分法分析，结合江西省婺黄（常）高速公路新建隧道工程，利用有限差分软件FLAC3D流固耦合模块隧道开挖开展了研究，分析了在饱水状况下隧道开挖中的渗流场分布、围岩变形和围岩稳定性[6]。本文以湖南省某滑坡隧道为例，介绍FLAC3D软件在大应变工程中的应用，为今后类似的山岭隧道或城市隧道建设提供参考。2.建立模型2.1滑坡段地质条件8该隧道所处地貌属于构造剥蚀作用形成的中低山地貌，洞门处位于山间冲沟一侧，系构造剥蚀及岩溶塌陷引起的滑坡体，山坡较陡，山

7、体覆盖层较厚，为坡积粉质粘土及碎石土，植被较为发育，洞门处仰坡约45º。隧道区内构造主要为新华夏系田庄—延寿向斜构造，走向北37º东，长约60km，该隧道位于该向斜东翼，出口处外侧发育一条断层，受其影响，可见压碎岩，其岩石破碎，见揉皱，岩芯呈碎块状，岩层产状为307º∠62º，洞门处山体，因构造剥蚀及岩溶塌陷形成一滑坡体。2.2模型的建立1.计算范围的选择:在建立FLAC3D计算模型时，坐标系选取如下：X轴垂直隧道轴线，方向向右为正；Y轴平