The invention provides a shield tunnel simulation method based on ANSYS's death element excavation method, which is characterized in that the process is as follows: 1) in ANSYS using SOLID186 entity unit model, establishing tunnel soil model, the segment model; 2) attributes model material, the initial model gives the parameters of geotechnical materials, mapping grid and grid are divided according to the shape of free model, finite element model has been created; 3) boundary conditions and loads on the model of lower vertical restraint on both sides of the model using the method of phase constraint, the axial section about beam tail mining usage, the model is applied to the acceleration of gravity G, simulated rock weight, uniform rock pressure load model applied on the surface of 2.0MPa, used to simulate the surface of buildings or other loads. This method is more realistic and appropriate to simulate the excavation and support of a full section shield machine and the deformation and subsidence of the rock and soil around the tunnel during the support process.
【技术实现步骤摘要】
基于ANSYS的生死单元法模拟隧道的盾构开挖方法
本专利技术属于地下盾构施工设备领域,尤其是涉及一种基于ANSYS的生死单元法模拟隧道的盾构开挖方法。
技术介绍
盾构法是利用盾构进行隧道开挖,衬砌等作业的施工方法。盾构机掘进隧道是全断面同时进行的,使用传统的只模拟隧道截断平面内的分步开挖方法是不妥当的,现有的隧道开挖模拟多是只模拟一个或几个断面的开挖过程和步骤,而不是全断面的分步开挖模拟,不能真实的模拟盾构机开挖及支护过程中,隧道的受力、变形、及沉降隆起情况,无法达到预期的效果。
技术实现思路
有鉴于此,本专利技术旨在提出一种基于ANSYS的生死单元法模拟隧道的盾构开挖方法,可以更真实恰当的模拟全断面盾构机的挖掘及支护过程中隧道周围岩土的受力和变形沉降隆起情况。为达到上述目的,本专利技术的技术方案是这样实现的:一种基于ANSYS的生死单元法模拟隧道的盾构开挖方法,其过程如下:1、在ANSYS中选用20节点SOLID186实体单元建立隧道模型、岩土模型、管片模型。2、赋予模型材料属性,最初整个模型均赋予岩土材料参数,网格划分采用尺寸控制法,根据模型形状分别划分映射网格和自由网格,有限元模型创建完毕。3、对模型施加边界条件及载荷:模型下部为竖直方向约束,模型两侧采用法相约束,轴向尾部断面采用法相约束,为整个模型施加重力加速度g,模拟岩土自重,岩土模型上表面施加2.0MPa的均布压力载荷,用来模拟地表建筑物或其他载荷。进一步的,在步骤三中的加载求解过程如下:第一步:先计算出岩土开挖前在自重及地表载荷作用下整个模型的变形沉降及内力分步情况,为模型提供初始的载荷及内力分 ...
【技术保护点】
一种基于ANSYS的生死单元法模拟隧道的盾构开挖方法,其特征在于,其过程如下:1)在ANSYS中选用20节点SOLID186实体单元建立隧道模型、岩土模型、管片模型;2)赋予模型材料属性,最初整个模型均赋予岩土材料参数,网格划分采用尺寸控制法,根据模型形状分别划分映射网格和自由网格,有限元模型创建完毕;3)对模型施加边界条件及载荷:模型下部为竖直方向约束,模型两侧采用法相约束,轴向尾部断面采用法相约束,为整个模型施加重力加速度g,模拟岩土自重,岩土模型上表面施加2.0MPa的均布压力载荷,用来模拟地表建筑物或其他载荷。
【技术特征摘要】
1.一种基于ANSYS的生死单元法模拟隧道的盾构开挖方法,其特征在于,其过程如下:1)在ANSYS中选用20节点SOLID186实体单元建立隧道模型、岩土模型、管片模型;2)赋予模型材料属性,最初整个模型均赋予岩土材料参数,网格划分采用尺寸控制法,根据模型形状分别划分映射网格和自由网格,有限元模型创建完毕;3)对模型施加边界条件及载荷:模型下部为竖直方向约束,模型两侧采用法相约束,轴向尾部断面采用法相约束,为整个模型施加重力加速度g,模拟岩土自重,岩土模型上表面施加2.0MPa的均布压力载荷,用来模拟地表建筑物或其他载荷。2.根据权利要求1所述的一种基于ANSYS的生死单元法模拟隧道的盾构开挖方法,其特征在于:在步骤三中的加载求解过程如下:第一步:先计算出岩土开挖前在自重及地表载荷作用下整个模型的变形沉降及内力分步情况,为模型提供初始的载荷及内力分布;第二步:采用全断面的方式开挖第一环管片长度0-2m距离,并用衬砌管片支护,然后计算隧道及周围岩土在载荷作用下的响应情况;第三步:采用全断面的方式开挖第二环管片长度2m-4m距离,并用衬砌管片支护,然后计算隧道及周围岩土在载荷作用下的响应情况;第四步:采用全断面的方式开挖第三环管片长度4m-6m距离,并用衬砌管片支护,然后计算隧道及周围岩土在载荷作用下的响应情况。3.根据权利要求1所述的一种基于ANSYS的生死单元法模拟隧道的盾构开挖方法,其特征在于:在步骤一中,模型纵向长度6m(即三环管片长度),模型宽度取30m,高度30m,隧道外径8m,管片厚度400...
【专利技术属性】
技术研发人员:许彦平,于学鹏,
申请(专利权)人:辽宁三三工业有限公司,
类型:发明
国别省市:辽宁,21
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