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山岭隧道的ABAQUS建模与计算

山岭隧道的建模与计算一般分为三个步骤:初始地应力平衡,静力步开挖和静力步支护。初始地应力平衡在网上有很多资料,可以自行查阅。对于静力步开挖和支护,很多人推荐使用ABAQUS中的elcopy命令,保证支护是在隧洞开挖后经过应力释放在已经变形的位置进行支护,这是最准确的方法。但是elcopy方法默认围岩和支护之间是完全绑定的,也就是相当于tie约束,在需要设置摩擦接触的情况下此方法是行不通的。因此,我们可以直接采用开挖后再进行支护的方法,其误差一般都在合理范围之内。

对于隧道开挖和支护,在ABAQUS中是通过model change命令来完成的,高版本的ABAQUS中,model change命令可以直接在interaction中设置。围岩和支护之间采用tie约束或者摩擦接触。将围岩和初期支护、初期支护和二次衬砌之间设置tie约束时,一般是不能完全约束住的,二次衬砌会出现跑偏的现象,如图1所示。

因此,我们需要对隧道围岩处的网格划分进行修改。上面的图是原始的网格,下面的图是修改后的网格。红色区域需要单独分区出来进行网格划分,因为结构化的网格在网格检查中都不会出现问题,所以红色区域外的网格没有像上图那样画得比较规整。当然,也可以像上图那样将围岩网格划分得漂亮一点,都不会影响计算结果的。

最后计算的结果如图。

如果需要cae文件或者详细的流程可以在下方留言。后续我会继续更新地震动输入和人工边界相关的知识。