›› 2016, Vol. 37 ›› Issue (S2): 706-714.doi: 10.16285/j.rsm.2016.S2.090

• 数值分析 • 上一篇    下一篇

深埋隧洞开挖数值模拟分析的纵向模型范围研究

苏 凯,常智慧,崔金鹏,伍鹤皋   

  1. 武汉大学 水资源与水电工程科学国家重点实验室,湖北 武汉 430072
  • 收稿日期:2016-03-10 出版日期:2016-11-11 发布日期:2018-06-09
  • 作者简介:苏凯,男,1977年生,博士,副教授,从事地下工程与压力管道方面的教学与科研
  • 基金资助:
    国家自然科学基金(No. 51179140,No. 51579194)

Study of model longitudinal range in numerical simulation of deep tunnel excavations

SU Kai, CHANG Zhi-hui, CUI Jin-peng, WU He-gao   

  1. State Key Laboratory of Water Resources and Hydropower Engineering Science, Wuhan University, Wuhan, Hubei 430072, China
  • Received:2016-03-10 Online:2016-11-11 Published:2018-06-09
  • Supported by:
    This work was supported by National Natural Science Foundation of China (51179140,51579194).

摘要: 模型范围是影响数值分析计算精度与效率的重要因素,针对深埋隧洞开挖数值模拟分析问题,采用有限差分软件FLAC3D和复合失稳准则,对计算模型的纵向范围取值问题展开研究。首先分析了深埋隧洞开挖过程中围岩纵向变形以及未开挖岩塞对围岩变形的约束作用,然后研究了近端边界和远端边界对监测断面位置处围岩变形的影响,最后采用最小二乘法对多组计算结果进行了位移误差分析,并给出了纵向模型范围的取值建议。研究结果表明,当监测断面距掌子面大于10倍洞径时,未开挖岩塞的约束作用基本消失;远端边界以及近端边界与监测断面的最大位移误差值之间均基本满足幂函数关系,且远端边界对监测点位移误差的影响要大于近端边界;深埋隧洞开挖数值模拟中,纵向模型范围取7.5倍洞径即可满足一般数值分析的精度要求。

关键词: 深埋隧洞, 数值模拟, 模型纵向范围, 开挖

Abstract: Model ranges have important influence on calculation accuracy and efficiency in numerical simulation. According to the problem of numerical simulation of deep tunnel excavation, the model longitudinal range value is investigated with the finite difference software FLAC3D and the compound failure criterion. First, the general law of deformation of surrounding rock in longitudinal direction and the influence of unexcavated rock plug on the deformation of surrounding rock in deep tunnel excavation is analyzed. Further, the influence of the proximal and the remote boundary on the deformation of surrounding rock at monitoring section is yielded by the error analysis with the Least Square Method, to present the suggestions of the model longitudinal range. The results show that when the distance between the tunnel front and the monitoring section is more than 10 times tunnel diameter, the constraint of unexcavated rock plug on the deformation of surrounding rock can be ignored. The remote boundary distance, as well as the proximal boundary distance, has a power function relationship with the maximum numerical error of the displacement. Moreover, the remote boundary distance has greater influence on the numerical error of the deformation than the proximal boundary. When the longitudinal range of model is not less than 7.5 times tunnel diameter for the deep tunnel excavation simulations, the accuracy of general numerical simulation will be satisfied.

Key words: deep tunnel, numerical simulation, model longitudinal range, excavation

中图分类号: 

  • U 452
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