flac3d对基坑开挖数值模拟分析

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1、第27卷第4期资源环境与工程Vol.27，No.42013年8月ResourcesEnvironment＆EngineeringAug．，2013FLAC3D对基坑开挖数值模拟分析季聪，田作印，刘录君，张大龙，郑以宝(中水东北勘察设计研究有限责任公司，吉林长春130021)摘要:FLAC3D是岩土工程中广泛应用的软件，主要通过FLAC3D软件对某基坑开挖进行数值模拟。计算基坑在自重作用达到初始化平衡状态时，基坑竖向最大应力为738.27kPa，竖向最大位移为42.18cm，总位移为47.35cm，位移变形的影响范围沿基坑边缘向外约6.0m。通过对位移变形矢量图及剪应

2、变增量矢量图分析，可知基坑边墙可能产生滑动破坏的现象。关键词:FLAC3D;基坑;应力;位移+中图分类号:TV551．42文献标识码:B文章编号:1671－1211(2013)04－0535－03状态。0引言2基坑开挖模型的建立及结果分析随着中国经济的快速发展，城市的规模不断扩大，地下工程尤其基坑工程越来越多，但是在基坑开挖的2．1工程概况稳定性及变形特征上，并没有直接的手段分析，往往需工程区位于辽宁省抚顺市，地上为24层住宅楼，要大量工程实践的总结。FLAC3D是FastLagrangian地下为2层停车场。基坑开挖范围为长40m，宽AnalysisofConti

3、nuain3Dimensions的简写，是三维岩18m，深8m。区内地形平坦，地貌单元属于浑河冲积体力学有限差分计算机程序。由著名的国际学者Pe-阶地。地下水类型为第四系孔隙潜水。稳定水位埋深terCundall博士开发的面向土木建筑、采矿、交通、水为9．3～11．5m。地下水位年变化幅度约为2．0m，该利、地质、石油及环境工程的通用软件系统。可以对土地下水主要以大气降水为补给来源。质、岩石或其它材料进行三维岩土工程三维数值分析。根据现场钻探所揭露地层表明，构成工程区地层为:FLAC3D可以解决分步开挖、大变形及大应变、非线性①填土:由粘性土和少量砖块、碎石等组成，

4、松和非稳定系统等有限元难以实现的诸多复杂的工程问散。该层分布不连续。层厚0．3～0．6m。对基坑稳题。因此FLAC3D迅速成为基坑工程研究的一个有效定影响较小。的手段，在基坑工程中得到广泛的应用。本文以某地②粉质粘土:黄褐色、灰黑色，可塑。摇振反应区基坑开挖为背景，运用有限差分法计算模拟基坑开无，稍有光泽，干强度中等，韧性中等。该层分布连续。挖后周围土体的变形和受力情况。为基坑边墙的稳定地层的物理力学参数见表1。［1］性分析及支护方式提供依据。表1物理力学参数表Table1Physicalandmechanicalparameters1FLAC3D程序建模步骤天然重

5、度/弹性模量/粘聚力/内摩擦角/地层泊松比－3GPaMPa(°)FLAC3D通过建立数值模型求解各种工程地质问(kN·m)粉质黏土18．60．280．01350．27［2］题。要建立一个可以用FLAC3D来模拟的计算模型，首先要做以下三步工作:2．2基坑计算模型的建立及结果分析(1)建立模型的有限差分网格，来定义所要模拟模型根据具体实际地形建立，坐标系以基坑长边的几何空间;方向为X轴，短边方向为Y轴，深度方向为Z轴。由［3］(2)定义本构模型和赋予材料参数，来限定模型于基坑为轴对称图形，因此取基坑的1/4建立模型。对于外界扰动做出的变化规律;为了减少边界条件对计算结

6、果的影响，在X轴上向基(3)定义边界条件、初始条件，来定义模型的初始坑外取30m，在Y轴上向基坑外侧取31m，基坑底面收稿日期:2013－05－29;改回日期:2013－05－30作者简介:季聪(1983－)，男，助理工程师，工程地质专业，从事水利水电勘察工作。E－mail:253262943@qq.com536资源环境与工程2013年以下取30m。因此模型X方向长50m，Y方向长40m，Z方向长38m。在初始条件中，不考虑构造应力，仅考虑自重应力产生的初始应力场。模型共有10500个单元，12012个节点(图1)。图2Z方向应力云图Fig.2Stressnepho

7、graminZdirection图1基坑的模型网格图Fig.1Gridoffoundationpitmodel各土力学参数根据地质地貌特征并参照表1选取。内聚力C为10kPa，内摩擦角φ为35°，密度ρ为31860kg/cm，泊松比μ为0．27，弹性模量E为0．28GPa，土体的体积模量K和剪切模量G与弹性模量E［4］及泊松比μ之间的转换关系为:EK=(1)3(1－2μ)EG=(2)2(1+μ)图3Z方向位移等值线图由式(1)和式(2)计算得:体积模量K=202．90MPa，Fig.3ContourdiagramofthedisplacementinZdirec