二襯在GTS中的模擬

1、北京邁達斯技術有限公司二襯在 gts中的模擬1 二襯在 gts中的模擬在 gts 模擬隧道開挖的時候，大多數(shù)用戶希望能夠將二襯的作用模擬進去，下面將分別將幾種方法說明如下（由于本資料是對實現(xiàn)二襯的方法，所以以二維模型為主，采用一個開挖步驟：1、 把二襯作為 初支厚度的增加部分（見模型“第一種方法”）在這種方法中， 模擬二襯是通過模型 /邊界 /修改單元屬性，把初支單元的屬性修改為初支+二襯（材料不發(fā)生變化，只是特性的厚度由初支的厚度變化為初支+二襯的總厚度） 的材料屬性；然后施工階段施做支護階段，把該邊界條件激活。這種方法的思路在于： 把二襯作為初支的厚度增加，來考慮二襯添加后支護增強的效應。

2、圖 1 修改單元屬性。北京邁達斯技術有限公司二襯在 gts中的模擬2 這種方法的優(yōu)勢在于：建模簡單， 在考慮初支的模型基礎上只需要添加加厚度的“修改單元屬性”命令，就可以近似的考慮二襯的支護作用。缺點在于： 不能將初支和二襯的內力分別顯示，只能把兩者對圍巖總的支護效應體現(xiàn)出來；不能夠考慮初支和二襯之間的相互滑移。2、 初支和二襯都使用梁單元建立。（見模型“第二種方法”）這種方法中， 在第一次析取線單元生成初支的基礎上，再次析取線單元生成二襯。在這種模擬方法的思路在于：初支和二襯在同一位置的梁單元，單元完全重合； 二襯作為二次支撐結構來受力。這種方式的優(yōu)勢在于：建模相對簡單， 計算結果中可以對初

3、支和二襯的結果進行分別顯示；可以顯示初支和二襯的內力圖。缺點在于：不能夠考慮初支和二襯之間的相互滑移。3、 初支使用梁單元，二襯采用平面應變單元。（見模型“第三種方法”）這種方法中， 初支采用梁單元，二襯采用平面應變單元模擬。這樣二襯的位置在開挖之前屬于巖土材料，因此需要考慮這部分網格重新激活問題。有兩種方式可以實現(xiàn)：第一種，使用 模型 /邊界 /修改單元屬性，把巖土材料修改成二襯的混凝土材料，當成一種邊界條件，在二襯施加的階段把這部分網格重新激活，然后把定義的邊界條件激活；第二種， 在二襯的位置劃分兩次網格，分別賦予巖土和混凝土材料參數(shù)，在相應的階段將這兩種網格激活或鈍化。初支梁單元核心土平

4、面應變單元二襯平面應變單元初支梁單元核心土平面應變單元二襯梁單元北京邁達斯技術有限公司二襯在 gts中的模擬3 其中推薦用第二種方式，因為第一種方式不能使用荷載釋放來模擬二襯和初支分別承擔的力的情況。這種方式的優(yōu)勢：能夠模擬變截面二襯或者二襯厚度較大的模型，常用于地鐵和連拱隧道。缺點：建模比較復雜； 二襯的內力不能夠顯示；不能夠考慮初支和二襯之間的相互滑移。4、 考慮初支和二襯之間的相互滑動。（見模型“第四種方法”）這種方法中，初支和二襯的設置同3。關鍵點是：初支和二襯之間的相互連接方式采用接觸單元的形式進行模擬。模型“第四種方法” 中需要注意的地方是：由于初支和圍巖的采用完全耦合連接， 因此

5、在設置接觸單元的時候是在初支圍巖和二襯之間建立接觸。這樣在初始狀態(tài)下， 圍巖部分和二襯部分的節(jié)點是斷開的，因此需要建立剛性連接單元。在計算初始應力場時，將剛性連接單元激活。北京邁達斯技術有限公司二襯在 gts中的模擬4 附錄 各種方式計算結果對比現(xiàn)將各個模型計算的結果對比如下（二襯支護階段）：x 方向位移 dx 云圖第一種方法第二種方法北京邁達斯技術有限公司二襯在 gts中的模擬5 第三種方法第四種方法z方向位移dz 云圖第一種方法北京邁達斯技術有限公司二襯在 gts中的模擬6 第二種方法第三種方法第四種方法初支軸力fx云圖北京邁達斯技術有限公司二襯在 gts中的模擬7 第一種方法第二種方法（左側初支，右側二襯）第三種方法北京邁達斯技術有限公司二襯在 gts中的模擬8 第四種方法初支彎矩mz 云圖第一種方法第二種方法（左側初支，右側二襯）北京邁達斯技術有限公司二襯在 gts中的模擬9 第三種方法第四種方法塑性區(qū)第一種方法北京邁達斯技術有限公司二襯在 gts中的模擬10 第二種方法第三種方法第四種方法通過對圍巖位移以及支護結構受力情況進行對比可