土压力作用下隧道受力的ABAQUS建模与分析

1. 问题描述

设有一个直径为6m的隧道，隧道圆心距离地面的距离为25m，设地面为宽度100m，高度50m的矩形，地面土体均匀，

2. 算例重点

①　加载方式的模拟

②　二维模型的建立

③　接触面的接触分析

3. 模型建立及求解

1) 建立部件（part）：

name：tunnel

Modeling space：2D Planar

Type ：Deformable

Base Feature-shape：shell

绘图：基于（0，5）坐标原点，点击圆圈绘制，输入3.2绘出直径为6.4m的圆，点击create construction，将圆圈分为六部分。

选择split，在圆圈边界上选择对应的分点，确认。

Name：soil

其余同上

绘图：基于坐标原点，点击矩形绘制，输入（-50，-30），（50,30），绘制出土体。

点击tool中的partion选择type：face，选择sketch，在相应位置（0,5）绘制隧道孔，利用offset curve，绘制部件上的分割区，如图并将点击确认

(2) 设置材料及截面特性

进入propert模块，点击创建材料，先命名材料名为tunnel，设置弹性模量E为213e7，泊松比为0.2.

创建材料，命名为soil，设置密度为1750，弹性模量随温度变化为

Temp=1 E=3E7 V=0.32

Temp=1 E=1.5E7 V=0.32

摩尔库伦布模型：摩擦角30  剪胀角0.1

保存

(3) 装配部件（Assembly）

点击创建整体，选取上面创建的两种部件tunnel和soil，由于坐标完备，可直接装备完全。

(4) 定义分析步

编辑命名分析步：Geostat,选择geostatic，在增量中改初始和最大增量为0.1，0.1。其余保留默认，确定。

编辑命名分析步：Reducation stiffness,选择，static，Genral在增量中改初始和最大增量为0.1，0.1，other栏目中选择matrix storage 选择Unsymmetric。其余保留默认，确定。

(5) 定义接触

设置接触命名为Add shotcrete，分析步在shotcrete，绑定隧道和土体。

设置接触命名为remove shotcrete，分析步在geostat，绑定隧道和土体。

确认

(6) 定义荷载，边界条件

边界条件；设置为初始分析步，对土木左右两侧U1方向进行固定，对土体底部进行U2固定。

荷载条件：，选择geo分析步点击gravity，选取整体，设置重力大小为-9.81。

(7) 设置初始应力

如下所示

图片 1.png

选择整个隧道，如下设置

(8) 划分网格

对隧道进行网格划分

对土体进行网格划分，

对靠近管道位置的土体进行细分

网格单元类型

(9) 提交任务

4. 结果分析

(1) 位移分析

(2) 应力分析

结论：在土压力的作用下，隧道收到了土体重力的作用发生了变形，其中隧道下沉，并伴随压缩变形。

耗时：20分钟左右

仿真设备

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