专业论文 | 土压力作用下的隧道受力ABAQUS建模分析

作者：游志杰

单位：华东交通大学

工程背景

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。

有限元模型

1. 建立部件（part）

2.设置材料及截面特性

进入property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

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，general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。

6.定义荷载，边界条件

边界条件：设置为初始分析步，对土体左右两侧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

8.划分网格

9.提交任务

有限元计算结果

1. 位移分析

   
   

2.应力分析

结 论

在土压力的作用下，隧道受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。

文章来源：有限元分析软件