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1、隧道开挖与支护分析二○一一届毕业设计隧道开挖与支护分析学院：理学院专业：工程力学姓名：耿海波学号：1203070129指导教师：石晶完成时间：2011年6月二〇一一年六月-45-隧道开挖与支护分析摘要本文应用ADINA有限元分析软件进行建模分析，得出了隧道开挖和支护过程的模拟效果，并由此得出指导工程实践的相关结论。施工仿真能够全面的把握整个施工过程，估计出可能在施工过程中出现的问题，并提出相应的解决方案，也能优化整个施工工序，从而更好地实现经济及安全的施工要求。通过建立有限元计算模型，可以对施工过程进行计算。为了尽量反映真实情况，对不同的施工方案分别建立了不同的几何模型和荷载工况，给出了相
2、应的计算结果。此外ADINA提供单元死活（独特的单元刚度软化）功能具有工程含义准确、操作方便、计算速度快的优点。本文计算结果可为施工控制和施工方案提供必要的数据参考，从而确保了隧道开挖和支护的顺利施工。关键词：ADINA软件,有限元分析,隧道开挖,施工仿真,单元生死-45-隧道开挖与支护分析ABSTRACTThispaperconductsmodelinganalysiswithADINAfiniteelementanalysissoftware,getthesimulationresultsofthetunnelexcavationandsupportprocess,thendrawre
3、levantconclusionsthatguideengineeringpractice.Constructionsimulationcanfullygrasptheentireconstructionprocess,estimatethepossibleproblemsinconstruction,andthecorrespondingsolutionscanoptimizetheentireconstructionprocess,inordertobettereconomicandsafetyconstructionrequirements.Wecancaculatetheconst
4、ructionprocessbythecreationoffiniteelementmodel.Inordertotrytoreflectthetruesituation,theconstructionprocessweredifferent,adifferentgeometryandloadconditions,analysisofthecorrespondingresults.InadditionADINAcanprovideelementbirthanddeathfunction(theuniqueelementstiffnesssoftening)whichpossessessom
5、eadvantagessuchasaccurateengineeringmeaning,convenientoperationandfastcaculation.Theresultsofthispapercanprovidethenecessaryconstructioncontrolandconstructionplandatareference,thusensuringthesmoothconstructionofthetunnelexcavationandsupport.KEYWORDS：ADINA,finiteelementanalysis,tunnelexcavation,con
6、struction,simulation,elementbirthanddeath-45-隧道开挖与支护分析目录第一章绪论61.1隧道工程的发展61.2隧道围岩与支护数值分析发展现状71.3隧道开挖基本理论81.4本文研究的主要任务8第二章基本方法及原理92.1施工方法92.1.1隧道开挖方法92.1.2隧道支护方法112.2隧道开挖力学效应122.2.1外荷载变化的力学效应122.2.2隧道开挖的力学效应132.2.3支护结构变化的力学效应132.3隧道开挖过程数值模拟方法142.3.1隧道结构数值计算法简述142.3.2开挖卸荷的基本思想152.4单元生死原理18第三章施工仿真分析18
7、3.1建立有限元模型183.1.1建立几何模型193.1.2定义物理条件203.1.3网格密度控制和单元划分253.1.4定义单元生死时间283.2求解过程29-45-隧道开挖与支护分析3.2.1求解控制293.2.2求解过程303.3后处理及结果说明313.4建立顶部围岩有锚杆支护的分析模型323.4.1建立锚杆的几何模型323.4.2定义锚杆物理属性343.4.3划分锚杆单元353.4.4后处理36第四章结果分析36
