FLAC 3D数值模拟技术在隧道中的应用
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发布时间：2024-09-26 16:15
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时间：2024-11-11 12:33
FLAC是国际通用的岩土工程专业分析软件，以其强大的计算功能和广泛的模拟能力著称，尤其在处理大变形问题上具有独特优势。在葛家梁隧道的分析中，FLAC被用于研究三维应力和应变状态，评估地应力环境。该软件以二维有限差分程序为基础，支持平面应变、平面应力及轴对称问题的分析。用户在FLAC中完成从模型建立、数据分析到结果查看的全过程，包括前处理、计算和后处理功能。用户只需输入设计图、材料信息、载荷、边界条件以及施工数据，即可获取变形图、等值线、应力分布曲线及内力图等直观结果。
二、研究意义
岩石地下工程的开挖和维护结构工程的施筑是不可避免的过程。开挖会改变周围岩石的平衡状态，导致原有应力场发生变化。合理选择施工参数对于减少变形和破坏、确保施工安全至关重要。随着国内修建大断面隧道数量的增加，研究其力学行为变得尤为重要。大断面隧道由于显著的空间效应和不同参数（如断面面积、高跨比、跨度、埋深、施工方法）的影响，其破坏模式存在差异。因此，研究大断面隧道开挖后围岩和支护结构的力学行为，对于分析其位移场和应力场变化规律、优化施工方法具有重要意义。
三、国内外研究现状
近年来，国内外学者对大断面隧道的开挖方法进行了大量数值模拟研究。高一峰等人通过优化分析，研究了阳宗三车道隧道在不同方法下的力学响应。刘长祥等使用Praxis有限元软件模拟三车道大断面高速公路隧道围岩变形过程，取得良好结果。晋学辉对重庆渝州大断面隧道的原位扩建施工进行了数值模拟，发现了隧道扩挖对围岩和初期支护的影响。杜庆丽对矩形浅埋软岩隧道的开挖非线性过程进行了模拟，揭示了初期支护的大变形机制。龚建伍研究了三车道大断面小净距隧道的力学特征，并分析了多个工况下的应力路径对围岩与支护结构的影响。周毅等人建立了三维数值模型，研究了不同埋深条件下开挖进尺对隧道变形的影响。
四、工程实例简介
以沈阳地铁2号线隧道为例，通过位移矢量图分析地铁隧道的位移方向和变形范围，从而定性评估位移变化，确保加固措施的有效性。通过监测获得的最大主应力分布图显示，在系统运行12454步数后，最大主应力主要集中在隧道底板，达到0.5Gpa。分析得出，尽管顶部受拉力作用，但在衬砌和锚杆锚固的作用下，地铁顶部保持稳定。然而，拱脚处存在应力集中，需要适时支护以避免潜在损失或破坏。
