[整理]一个隧道建模的例子.

隧道的计算模型及数值法在隧道计算模型中的应用摘要：本文介绍了地下工程中常用的四种设计模型：经验设计法、收敛-约束法、载荷-结构模型及连续介质模型。

重点阐述了隧道设计计算方法的两种常用方法：载荷-结构法和地层-结构法，并利用ABAQUS有限元软件分别对两种计算方法下的模型进行了数值模拟和结果分析，得到了一些有意义的结论。

关键词：设计模型、载荷-结构法、地层-结构法、ABAQUS1 隧道结构设计发展历程及现状地下结构的计算理论发展较晚。

在一定时期内，地下结构物只是作为一种特殊的结构物来处理，主要依靠经验进行建设。

随着地上结构计算理论的发展，部分理论才开始应用于地下结构。

然而经过长时间的实践探索，人们逐渐认识到地下结构的受力与地面结构完全不同，特别是地层抗力概念的引入，地下结构计算理论才真正开始建立。

隧道结构的设计理念的发展经历了刚体力学、弹性力学、粘弹性力学、弹塑性力学和粘-弹-塑性力学几个发展阶段。

早期的地下建筑多采用以砖石为主要建筑材料的拱形结构，因而计算方法主要采用拱桥的设计理念，采用压力线理论将地下结构视为刚性的三铰拱结构。

以此为代表的主要有海姆（A. Haim）理论、朗肯（W. J. M. Rankine）理论[1]。

这些方法将地下结构置于极限平衡状态，可按静力学原理进行计算。

但刚性设计方法比较保守，没有考虑围岩自身的承受能力。

十九世纪后期，随着钢筋混凝土材料大量应用于建筑结构，将超静定计算方法引入地下结构计算。

O. Kommerell（1910）在整体式隧道衬砌的计算中首次引入弹性抗力概念，将衬砌边墙所受抗力假设为直线分布，并将拱圈视为无铰拱结构[2]。

Hewett 和Johason（1922）在此基础上将弹力抗性分布假设为更接近实际情况的梯形，并以衬砌水平直径处的位移等于零为条件来确定衬砌抗力幅值[3]。

H. Schmid 和R. Windels （1926）利用连续介质弹性理论分析了地层和圆形衬砌间的相互作用[4]。

1.3 UDEC算例1.3.1工程概况某隧道位于一包含高角度连续节理岩体内，节理倾角为50度，平均间距为7m，隧道为一半径为9m的圆形隧道。

贯穿于开挖面内的一垂直断层，在隧道拱顶形成了一个三角楔形体。

本算例使用UDEC的结构单元逻辑来模拟喷射混凝土和锚杆联合支护的圆形隧道开挖问题。

1.3.2构建模型隧道埋深451m，为半径9m圆形隧道，本次计算模型左右边界取41m，隧道至上下边界也取41m。

总的来说，模型长100m，宽100m。

计算模型如图1-1所示。

图1-1 UDEC计算模型1.3.3计算参数在包含高倾角节理和垂直断层的岩体内进行圆形开挖的UDEC模型岩体、节理和断层参数如下所示：表1-1 完整岩石物理力学参数密度Dens （kg/m3）体积模量K（Gpa）剪切模量G（Gpa）2500 1.5 0.6表1-2 节理、断层物理力学参数表1-3 喷射混凝土物理力学参数表1-4 岩体和喷射混凝土接触面物理力学参数表1-5 锚杆物理力学参数作为演示的目的，隧道开挖和支护是瞬时发生的。

本算例共两种支护分析被计算：第一，只施加喷射混凝土衬砌；第二，喷射混凝土和锚杆联合提供支护。

为了在第二种支护情况分析中可以更清晰的看到锚杆提供的支护，算例采用喷射混凝土的抗压强度被设置成一个很低的值，且厚度仅取为10cm。

1.3.4模拟步骤1.建立模型在UDEC中输入以下命令可建立隧道结构模型及边界。

如图1-2所示。

newround 0.1block -50,-50 -50,50 50,50 50,-50 jset -50,0 100,0 0,0 7,0 ；刷新UDEC窗口，重新调用一个新程序；块与块之间的圆角半径，必须小于块体最小边的1/2 ；建立模型框架；设置节理crack -6 -50 -6 50 tunnel (0,0) 9,16 del range area 0.08 gen edge 10 ；设置断层；模拟开挖隧道边界；删除面积小于0.08的块体；自动划分单元，单元最大边长不超过10图1-2 初步模型图2.设置单元属性和材料特征在UDEC中输入如下命令设置单元属性和材料特征。

6.4喷射混凝土UDEC模拟6.4.1 UDEC简介刚体离散单元法一般认为Cundall于1971年提出来的。

该法适用于研究在准静力或动力条件下的节理系统或块体集合的力学问题，最初用来分析岩石边坡的运动。

该法是在牛顿第二定律的基础上建立起来的, 假设块体为准刚度体，块体运动主要受节理或弱面控制。

刚性块体的假设对于应力水平较低的问题，如边坡稳定是合理的。

将节理岩体视为由裂隙切割的非连续介质，相互切割的裂隙将岩体分成相互独立的块体单元，单元之间可以看成是角-角接触、角-边接触或边-边接触。

块体间的边-边接触可分解为由两个角-边接触而成，并且随着单元的平移和转动，允许调整各个单元之间的接触关系，最终块体单元可能达到平衡状态，也可能一直运动下去。

这些块体在平衡条件发生变化时，块体之间就产生相互作用力，从而导致块体产生一定的加速度和位移，使块体的空间位置和状态发生变化。

运动的块体之间，由于差异位移矢量的存在，从而使块体之间又发生新的作用力，根据新的力系，又可以计算出来各个块体在新的力系下的加速度、位移及新的运动位置。

如此反复迭代直到整个体系在新的力系作用下达到平衡状态为止，这样整个岩体的破坏运动过程就被真实的模拟出来。

离散单元法可以对由不同块体构成的整体进行应力、应变的分析计算，各不同块体之间通过接触点的耦合而互相连接在一起。

就大多数岩体来说，其构造弱面的刚度和强度均比岩石本身要小得多，从这点出发，为了减少研究对象的不确定性（自由度）的数量，通常假定各不同岩石块体为刚性，结构产生的总位移仅仅是由各接触点（面）的变形所引起。

这里的研究对象被认为是各种离散块体的堆砌，块体之间的相互作用力可根据位移和力的关系式来求解，单个块体的运动遵循牛顿运动定律，即力和力矩的平衡。

数值分析模型的建立必须满足平衡方程、变形协调方程和本构方程，此外，还需要满足一定的边界条件。

但离散元块体之间不存在变形协调的约束，因为块体之间是彼此互不约束的，因而仅需满足物理方程和运动方程。

课程设计隧道模板一、引言在课程设计过程中，为了满足隧道工程的设计要求和规范，设计一个合适的隧道模板是非常重要的。

本文将介绍一个适用于课程设计的隧道模板及其重要性。

二、背景和意义隧道是一种在山区、水域下或交通干线中建设的人工通道。

在隧道的设计中，需要考虑到安全、经济和环境等因素，因此使用一个合适的模板来进行设计是至关重要的。

三、隧道模板的结构1. 概述隧道模板主要包括整体结构、材料选取、强度计算等内容。

在整体结构方面，应该包括隧道的几何形状、断面形式等信息。

材料选取包括隧道衬砌材料、支护材料等的选用，以及相关的参数计算等。

强度计算方面，应该考虑到隧道在施工和使用过程中的承载能力。

2. 隧道几何形状隧道几何形状是指隧道的断面形式，包括圆形、椭圆形、矩形等。

根据具体情况选择合适的几何形状，并给出详细的参数计算过程。

3. 材料选取隧道的衬砌材料应该具备足够的强度和稳定性，常用的材料有混凝土、钢筋混凝土等。

此外，还需要选择合适的支护材料，如钢支撑、锚杆等，以确保隧道的稳定性和安全性。

4. 强度计算在隧道的设计过程中，需要进行强度计算，以验证隧道的承载能力是否满足要求。

具体的计算包括挡土墙的稳定性计算、支护结构的强度计算等。

根据不同的设计要求和地质条件，进行详细的计算和分析。

四、隧道模板的实施在使用隧道模板进行课程设计时，应该遵循以下步骤：1. 收集背景资料在开始隧道设计之前，应该收集相关的背景资料，包括地质调查报告、建设规范等。

这些资料可以作为设计的依据和参考。

2. 设计隧道几何形状根据收集到的背景资料，确定隧道的几何形状，并进行详细的参数计算。

可以使用相关的计算软件进行辅助设计。

3. 选择材料和计算强度根据隧道的几何形状和设计要求，选择合适的材料，并进行强度计算。

确保材料的选择和强度计算符合相关规范要求。

4. 绘制隧道设计图纸根据隧道模板的要求，绘制详细的隧道设计图纸，包括几何形状图、支护结构图等。

确保图纸的绘制准确、清晰。

隧道工程方案实例分析题一、前言隧道工程是一种重大的土木工程项目，它在城市交通、交通基础设施以及水利、能源等领域具有重要的作用。

隧道的施工需要克服地质条件、施工技术和管理等多方面的挑战，因此隧道工程方案的设计至关重要。

本文将以某城市地铁隧道工程为例，对隧道工程方案进行详细分析，以期对隧道工程方案的设计和实施提供有益的参考。

二、项目概况某城市地铁隧道工程是该城市交通基础设施建设的重要项目，该项目总长约10公里，包括地下隧道和地下车站等部分。

项目起于市区A地，止于市区B地，穿越了若干条主干道和水系，对交通和市容造成了一定的影响。

因此，隧道工程方案的设计需要综合考虑交通、地质、环保、安全等因素，力求在最短的时间内、最小的成本下，完成项目，并保证工程质量和安全。

三、地质条件分析在该城市，地下地质条件比较复杂，主要包括砂岩、泥岩和砾石等。

此外，隧道工程将穿越若干水系，面临洪水、地下水等风险。

因此，在隧道工程方案设计中，需要对地质条件进行充分的调查和分析，确定隧道的走向、纵断面和支护方式等关键参数，以保证隧道的稳定和安全。

四、工程方案设计1. 隧道布置方案在考虑地质条件和交通需求的基础上，本项目确定了隧道的布置方案，即沿主干道纵向布置，设定了地下车站的位置，并进行了地质勘探和地质力学分析。

通过对地质力学参数、地下水情况、地下建筑物等因素的分析，确定了隧道的纵断面形式和支护方式。

2. 施工方案为了保证隧道工程的施工质量和安全，本项目制定了详细的隧道施工方案。

施工方案包括隧道的开挖、支护、排水、通风、甬道施工等内容，为每个施工环节制定了详细的操作规程和施工方案，并制定了应急预案，以应对可能出现的突发状况。

3. 设备方案本项目为了保证隧道施工的高效和安全，选择了适合的施工设备和技术。

在隧道开挖和支护过程中，采用了盾构机、顶管法等最新的施工设备和技术，提高了施工效率和质量。

4. 安全与环保方案考虑到隧道工程会对周边环境和市民的生活产生一定的影响，本项目特别注重安全和环保方案的设计。

FLAC模拟隧道开挖支护的实例FLAC3D3.0在某隧道工程开挖支护中的应用隧道建模命令流入下：set log onset logfile yang.loggen zon radcyl p0 0 0 0 p1 9.0 0 0 p2 0 50 0 p3 0 0 8 &size 4 20 6 4 dim 6 5 6 5 rat 1 1 1 1 group 围岩gen zon cshell p0 0 0 0 p1 6.0 0 0 p2 0 50 0 p3 0 0 5.0 &size 4 20 6 4 dim 5.6 4.6 5.6 4.6 rat 1 1 1 1 group 初期支护gen zon cshell p0 0 0 0 p1 5.6 0 0 p2 0 50 0 p3 0 0 4.6 &size 4 20 6 4 dim 5.0 4.0 5.0 4.0 rat 1 1 1 1 group 二次衬砌 fill group 原岩gen zon radcyl p0 0 0 0 p1 0 0 -8.0 p2 0 50 0 p3 9.0 0 0 &size 4 20 6 4 dim 3 6 3 6 rat 1 1 1 1 group 围岩2gen zon cshell p0 0 0 0 p1 0 0 -3.0 p2 0 50 0 p3 6.0 0 0 &size 4 20 6 4 dim 2.6 5.6 2.6 5.6 rat 1 1 1 1 group 仰拱初期支护gen zon cshell p0 0 0 0 p1 0 0 -2.6 p2 0 50 0 p3 5.6 0 0 &size 4 20 6 4 dim 2 5 2 5 rat 1 1 1 1 group 仰拱二次衬砌 fill group 仰拱原岩gen zone reflect normal -1 0 0gen zone radtun p0 0 0 0 p1 45 0 0 p2 0 50 0 p3 0 0 20 &size 3 20 3 12 dim 9 8 9 8 rat 1 1 1 1.1 group 围岩3gen zon reflect dip 0 ori 0 0 0 range x 0 9 y 0 50 z 8 20gen zon reflect dip 0 ori 0 0 0 range x 9 45 y 0 50 z 0 20gen zon reflect dip 90 dd 270 ori 0 0 0 range x 0 9 y 0 50 z 8 20gen zon reflect dip 90 dd 270 ori 0 0 0 range x 0 9 y 0 50 z -8 -20gen zon reflect dip 90 dd 270 ori 0 0 0 range x 9 45 y 0 50 z -20 20gen zon brick p0 -45 0 -20 p1 -45 0 -40 p2 -45 50 -20 p3 45 0 -20 &size 5 20 6 rat 1.1 1 1 group 围岩4save tun_model.sav假设围岩岩体符合mohr-coulomb本构模型，给围岩赋参数命令流如下，; mohr-coulomb modelmodel mohrdef derives_mod1=E_mod1/(2.0*(1.0+p_ratio1))b_mod1=E_mod1/(3.0*(1.0-2.0*p_ratio1))s_mod2=E_mod2/(2.0*(1.0+p_ratio2))b_mod2=E_mod2/(3.0*(1.0-2.0*p_ratio2))endset E_mod1=0.6e9 p_ratio1=0.27 E_mod2=0.8e9 p_ratio2=0.26deriveprop bulk b_mod1 shear s_mod1 cohe 1.8e6 tens 0.8e6 fric 30 range z 4.5 20prop bulk b_mod2 shear s_mod2 cohe 2.8e6 tens 1.0e6 fric 35 range z -40 4.5ini dens=2300set grav 0 0 -10; boundary and initial conditionsapply szz -1.4e6 range z 19.9 20.1fix z range z -40.1 -39.1fix x range x -45.1 -44.9fix x range x 44.9 45.1fix y range y 49.9 50.1hist unbalhist gp xdis 6.0,0,0hist gp zdis 0,0,5hist gp xdis 6.0,50,0hist gp zdis 0,50,5plot hist 3solvesave tun_nature.sav对后面计算而言，模型建立时岩体在开挖前认为位移已经终了，因此需要对位移进行“清零”，而应力可以保留。

3.4 ANSYS隧道开挖模拟实例分析3.4.1 实例描述选取新建铁路宜昌（宜）－万州（万）铁路线上的某隧道，隧道为单洞双车道，隧道正下方存在一个溶洞，隧道支护结构为曲墙式带仰拱复合衬砌。

主要参数如下：◆隧道衬砌厚度为30cm。

◆采用C25钢筋混凝土为衬砌材料。

◆隧道围岩是Ⅳ级,隧道洞跨是13m，隧道埋深是80m。

◆溶洞近似圆型，溶洞半径是3.6m,溶洞与隧道距离12.8m。

◆围岩材料采用Drucker-Prager模型。

◆隧道拱腰到拱顶布置30根25Φ锚杆。

隧道围岩的物理力学指标及衬砌材料C30钢筋混凝土的物理力学指标见表3-7所示。

表3-7 物理力学指标名称容重γ（3/mkN）弹性抗力系数K（MPz/m）弹性模量E（GPa）泊松比v内摩擦角ϕ（。

）凝聚力C（MPa）Ⅳ级围岩22 300 3.60.32370.6C25钢筋混凝土25 - 29.50.15542.42锚杆79.6 - 1700.3-- 利用ANSYS提供的对计算单元进行“生死”处理的功能，来模拟隧道的分步开挖和支护过程，采用直接加载法，将岩体自重、外部恒载、列车荷载等在适当的时候加在隧道周围岩体上。

利用ANSYS后处理器来查看隧道施工完后隧道与溶洞之间塑性区贯通情况，来判断隧道底部存在溶洞情形时，实际所采用的设计和施工方案是否安全可行。

3.4.2 ANSYS模拟施工步骤ANSYS模拟计算范围确定原则：通常情况下，隧道周围大于3倍洞跨以外的围岩受到隧道施工的影响很小了，所以，一般情况下，计算范围一般取隧道洞跨3倍。

但因为本实例隧道下部存在溶洞，所以，垂直方向：隧道到底部边界取为洞跨的5倍，隧道顶部至模型上部边界为100米，然后根据隧道埋深情况将模型上部土体重量换算成均布荷载施加在模型上边界上；水平方向长度为洞跨的8倍。

模型约束情形：本实例模型左、右和下部边界均施加法向约束，上部为自由边界，除均布荷载外未受任何约束。

围岩采用四节点平面单元（PLANE42）加以模拟，初期支护的锚杆单元用LINK1单元来模拟，二次衬砌支护用BEAM3来模拟，计算时首先计算溶洞存在时岩体的自重应力场，然后再根据上述方法模拟开挖过程。

seatunnel案例一、背景介绍座隧工程（seatunnel）是指建造在水下，用于连接两个陆地之间的隧道。

这种类型的隧道在现代交通建设中发挥着重要的作用，能够解决水域交通的难题，提升交通效率和便捷性。

本文将以seatunnel案例为例，深入探讨座隧工程的相关内容。

二、seatunnel案例的背景座隧工程作为一种重要的交通基础设施，经历了长期的发展和改进。

seatunnel案例是一个成功的座隧工程示范项目，在技术和设计方面具有突出的特点。

2.1 项目目标seatunnel案例的主要目标是在两个陆地之间建造一条高效便捷的座隧隧道。

该隧道的主要用途是承载大量车辆和行人，缓解陆地交通压力，提高交通效率和便捷性。

2.2 工程规模seatunnel案例的座隧工程规模较大，隧道的长度约为10公里，直径约为15米。

隧道设计了多个车道和行人通道，以适应不同的交通需求。

2.3 工程技术seatunnel案例的座隧工程采用了先进的技术和材料。

隧道结构采用了混凝土和钢材的复合结构，以确保隧道的稳定性和安全性。

同时，为了提高交通流量和通行效率，seatunnel还配备了智能交通管理系统，包括车辆识别和流量控制等技术。

2.4 环境考虑seatunnel案例在设计和建设过程中充分考虑了环境因素。

为了减少对水生生物的影响，隧道采用了环保材料，并设计了通风系统和环境监测设备，以保护水域生态环境的完整性。

三、座隧工程的优势座隧工程相比其他交通解决方案具有以下优势：3.1 优化交通流量座隧工程可以有效地分流陆地上的交通流量，缓解交通拥堵问题。

通过座隧隧道，车辆和行人可以快速跨越水域，减少陆地上的交通瓶颈，提高交通流畅度。

3.2 提高通行效率座隧工程的设计和技术使得交通流量能够得到有效管理和控制。

智能交通管理系统可以实时监测和调整交通流量，减少交通事故和堵车情况，提高通行效率。

3.3 促进区域发展座隧工程的建设可以促进两个陆地之间的经济和文化交流。

1.1工程概况川藏公路二郎山隧道位于四川省雅安天全县与甘孜泸定县交界的二郎山地段, 东距成都约260km , 西至康定约97 km , 这里山势险峻雄伟, 地质条件复杂, 气候环境恶劣, 自然灾害频繁, 原有公路坡陡弯急, 交通事故不断, 使其成为千里川藏线上的第一个咽喉险道, 严重影响了川藏线的运输能力, 制约了川藏少数民族地区的经济发展。

二郎山隧道工程自天全县龙胆溪川藏公路K2734+ 560 (K256+ 560)处回头, 沿龙胆溪两侧缓坡展线进洞, 穿越二郎山北支山脉——干海子山, 于泸定县别托村和平沟左岸出洞, 跨和平沟经别托村展线至K2768+ 600 (K265+ 216) 与原川藏公路相接, 总长8166km , 其中二郎山隧道长4176 m , 别托隧道长104 m ,改建后可缩短运营里程2514 km , 使该路段公路达到三级公路标准, 满足了川藏线二郎山段的全天候行车。

1.2工程地质条件1.2.1 地形地貌二郎山段山高坡陡,地形险要,在地貌上位于四川盆地向青藏高原过渡的盆地边缘山区分水岭地带,隶属于龙门山深切割高中地区。

隧道中部地势较高。

隧址区地形地貌与地层岩性及构造条件密切相关。

由于区内地层为软硬相间的层状地层,构造为西倾的单斜构造,故地形呈现东陡西缓的单面山特征。

隧道轴线穿越部位,山体浑厚,东西两侧发育的沟谷多受构造裂隙展布方向的控制。

主沟龙胆溪、和平沟与支沟构成羽状或树枝状,横断面呈对称状和非对称状的“v ”型沟谷,纵坡顺直比降大,局部受岩性构造影响,形成陡崖跌水。

1.2.2 水文气象二郎山位于四川盆地亚热带季风湿润气候区与青藏高原大陆性干冷气候区的交接地带。

由于山系屏障,二郎山东西两侧气候有显著差异。

东坡潮湿多雨,西坡干燥多风,故有“康风雅雨”之称。

全年分早季和雨季。

夏、秋两季受东进的太平洋季风和南来的印度洋季风的控制,降雨量特别集中；冬春季节,则受青藏高原寒冷气候影响,多风少雨,气候严寒。

在Blender中制作真实的地铁隧道效果Blender是一款功能强大的3D建模与渲染软件，它可以用于创作各种逼真的场景和效果。

在这篇文章中，我们将探讨如何使用Blender制作一个真实的地铁隧道效果。

首先，我们需要创建一个地铁隧道的基本形状。

在Blender的主界面中，选择"添加"菜单下的"管道"选项。

然后，在视口中点击并拖动，以确定管道的起始点和终点位置。

调整管道的半径和长度，以适应地铁隧道的比例。

接下来，我们需要为隧道添加适当的材质。

在材质编辑器中，我们可以选择不同的质感和纹理来模拟隧道壁面的真实效果。

例如，选择一个具有混凝土材质的节点，并在节点编辑器中调整其属性，以使其更好地模拟混凝土表面的细节和光照效果。

你还可以添加一些粗糙度和反射度等特性，使隧道看起来更加逼真。

接下来，我们将开始添加隧道的细节。

在地铁隧道中，通常会有一些导轨和电线等元素。

选择"添加"菜单下的"导轨"选项，然后在视口中添加导轨。

调整其位置和尺寸，以使其与隧道的尺寸和比例相匹配。

使用"细分"工具，可以将导轨的几何形状细分为更加平滑和真实的外观。

然后，我们可以在隧道的顶部添加电线或电缆等元素。

在"添加"菜单中选择"路径"选项，并在视口中添加路径。

然后，选择电线对象并在属性编辑器中调整其形状和细节。

你还可以添加一些挤压修饰符，以使电线看起来更加真实。

使用"副本"工具可以快速在整个隧道中复制电线对象，以使其分布得更加均匀。

随着隧道的细节不断丰富，我们还需要将一些光源对象放置于隧道中，以模拟现实世界中的照明效果。

选择"添加"菜单中的"灯光"选项，并在视口中添加光源。

调整光源的强度和颜色，以使其适应隧道场景的需求。

你可以尝试不同类型的光源，例如点光源或聚光灯，以获得不同的光照效果。

隧道工程中的三维地质建模与分析在现代隧道工程中，三维地质建模与分析是不可或缺的一环。

通过对隧道区域的地质进行三维建模和分析，可以为隧道施工提供重要的支持和保障。

下面将从三维地质建模方法、应用及优势等方面来探讨隧道工程中的三维地质建模与分析。

一、三维地质建模方法在隧道工程中，三维地质建模主要通过地质调查、地质勘探、地质资料分析及地质模型构建等方式实现。

首先进行的是地质调查和地质勘探，该过程主要是为了了解地下环境的物理和化学属性，包括地质构造、岩性、褶皱、断层、水文地质条件等。

其次是地质资料分析，该过程主要是将地质资料转化为数字格式以进行简化和分析，包括地质剖面、地质图、地图时序影像和地层描述等信息。

最后是地质模型构建，该过程主要是将地质信息进行数值化计算，以构建三维地质模型。

三维地质模型基于地质资料的分析和建模，提供了高精度和可视化的地下信息，以供隧道施工各阶段的工程设计和施工过程中的风险评估。

二、三维地质建模的应用目前，三维地质建模主要应用于隧道工程的各个方面，包括土层和岩石的勘探和评价、隧道掘进设计、地面和地下水流动模拟、爆破振动分析等。

在隧道设计阶段，三维地质模型可以提供有关地下物理和化学属性的大量详细信息，以协助工程师进行隧道设计。

隧道施工期，三维地质模型将面临大量的爆破振动、地面和地下水流入及坍塌等难题，该模型可以帮助隧道技术人员进行风险评估，优化隧道设计，提高隧道施工的效率和安全性。

三、三维地质建模的优势相对于二维和传统的三维地质建模，三维地质建模具有以下明显优势：（1）高精度性：三维地质模型提供了高精度和可视化的地下信息，为工程师和隧道技术人员提供更准确的数据来源。

（2）更自然地模拟地下环境：三维地质模型可以更好地模拟复杂的地下物理和化学环境，如褶皱、断层、岩性和土层结构等，更好地反映了地下的真实环境。

（3）强大的综合应用能力：三维地质模型可以支持多种应用精度，例如大规模的施工模拟，地下水流动模拟以及岩石或土层稳定性评估等。

多心圆隧道直接用FLAC3D建模丁其乐2013/6/18多心圆隧道模型使用FLAC3D建模的难点在于FLAC3D中并没有以不规则曲线为边界的原始3D基本网格，隧道的断面图见图一O4图一隧道内轮廓线是由多个圆弧做成的，所以内部区域模型只能通过3D基本网格拼接而成，这时我想到了使用cylinder（圆柱体形网格）拼接，但是这个圆弧的圆心并不是一个点，怎么办？这时我想到了通过fish来调整圆心位置，使得各圆弧的圆心都调整到O1位置，同时又要保证各圆弧的圆弧线不变，且内部网格点的相对位置不变。

下面我以一个简单的例子来说明我调整的过程：O1O2M1M2A B图二在图二中圆弧O1AB 的圆心为O1，圆心坐标为（X1,Z1）,现在通过坐标调整把圆弧O1AB 所占区域调整到O2AB（如上图所示），O2的坐标为（X2，Z2），同时O1A上面一点M1，调整之后在O2A上为M2。

A和M1的坐标分别为A(Ax,Az)和M1(M1x,M1z)。

设：|11||1|O M k O A =（1） '|1|1|1|M A k k O A ==- （2） M2的坐标为M2x,M2y则： '21(21)M x M x k O x O x -=- （3）'21(21)M z M z k O z O z -=- （4）由（3）、（4）就以求出来M2的坐标。

下面用一个简单的例子说明实现代码。

newtitle调整圆弧区域到指定位置;定义参数def para;O1的平面坐标O1x=-2.9O1z=0;O2的平面坐标O2x=0O2z=0r1=5.9 ；O1的半径a1=0*degrad ;A 点与X 轴的夹角a2=30*degrad ;B 点与X 轴的夹角;A B 点的坐标Ax=r1*cos(a1)+O1xAz=r1*sin(a1)+O1zBx=r1*cos(a2)+O1xBz=r1*sin(a2)+O1zendpara;生产模型gen zo cyl p0 (O1x,0,O1z) p1 (Ax,0,Az) p2(O1x,1,O1z) p3(Bx,0,Bz) size 4 1 6 group '调整' gen zo cyl p0 (O1x,2,O1z) p1 (Ax,2,Az) p2(O1x,3,O1z) p3(Bx,2,Bz) size 4 1 6 group '原始';为了对比而建;调整节点位置def dingpg=gp_headloop while gp_group(pg,1) = '调整'xx=gp_xpos(pg)zz=gp_zpos(pg)k=sqrt((xx-O1x)^2+(zz-O1z)^2)/r1k1=1-kgp_xpos(pg)=k1*(O2x-O1x)+xxgp_zpos(pg)=k1*(O2z-O1z)+zzpg=gp_next(pg)end_loopenddingpl bl gr结果图三图三从图中可以看出来两个区域的圆弧线完全一样，但是圆心和对应的节点已经调整到了我们想要的位置。

某隧道三维有限元模拟一、模型简介隧道开挖轮廓左、右、下各取50m，上取至地表(隧道埋深30m),纵向长度14m。

台阶长度6m，进尺为0.5m，两台阶五步开挖。

围岩用等参20 结点的三维实体solid95单元模拟，共20552个；喷射混凝土用4节点空间壳shell181单元模拟，共1008个；锚杆用link1单元模拟，共2100个。

围岩材料采用德鲁克—普拉格(D —P) 模型,支护结构按弹性计算。

分析的目标断面为9m处断面。

由于计算机容量原因，模型中已计算7个开挖循环，即上台阶开挖到13m处，下台阶开挖到7m处。

图1 有限元模型二、模拟步骤1、自重应力场模拟2、上台阶第一步开挖6m（释放荷载50%）3、上台阶已开挖处初期支护（喷射混凝土、锚杆）4、上台阶核心土开挖开挖6m（释放荷载50%）此时，形成6m的上下台阶，此后为开挖循环5、上台阶第一步开1m（释放荷载50%）6、上台阶已开挖处初期支护（喷射混凝土、锚杆）7、上台阶核心土开挖开挖1m（释放荷载50%）8、下台阶核心土左侧开挖1m（释放荷载50%）9、下台阶核心土左侧初期支护（喷射混凝土、锚杆）10、下台阶核心土右侧开挖1m（释放荷载50%）11、下台阶核心土右侧初期支护（喷射混凝土、锚杆）12、下台阶核心土开挖1m（释放荷载50%）13、下台阶核心土初期支护（喷射混凝土）5到13步为一个开挖进尺，按此开挖步骤向前掘进。

图2 隧道纵断面示意图(单位: m)三、模拟结果1、拱顶沉降及拱低隆起图中绘出了拱顶和拱底的开挖步与位移关系曲线，从图中看出，开挖到此步时，拱顶沉降量为8.66mm，拱底隆起量为8.21mm。

图3拱顶及拱底变形曲线2、围岩应力图3.1—3.6为围岩y方向应力，拱脚y方向应力达到2.66Mpa。

图3.1 第二个循环图3.2 第三个循环图3.3第四个循环图3.4 第五个循环图3.5 第六个循环图3.6 第七个循环3、锚杆轴力从图中看出，目标断面的锚杆施作之后，锚杆轴力越来越大，但增大的速度有所减缓。

ABAQUS 软件对隧道开挖过程的模拟一、ABAQUS 在岩土工程中应用简介：岩土工程中的开挖问题主要是指隧道、基抗的开挖。

这些问题的施工过程常常较为复杂，如分步骤开挖，支挡结构的施工等，常规的分析方法处理起来十分困难，往往需要通过有限元对支护结构的内力和变形，周围土体的位移等进行分析。

ABAQUS 由于其本身强健的非线性求解功能，在工业界被公认为技术最先进的非线性有限元分析软件，与传统商业软件不同，ABAQUS 是专门为解决工程中困难问题而发展并逐渐被广大用户推崇的超级通用有限元软件。

因此，本文将采用ABAQUS 软件对隧道开挖过程进行模拟及分析。

二、隧道开挖过程问题简介：1、模型简介：某个地下隧道，由一个混凝土的衬砌支持。

建造这样一个隧道，涉及到一个非常复杂的土木工程过程。

工程界希望能通过数值模拟预测和验证设计建造过程中的各种问题，以加快建造过程和优化建造成本，并且最大程度的保证安全性。

2、几何特性：隧道直径8米，在地下20米，隧道周围黏土的本构简化为线弹性（E=200MPa ，0.2ν=，220kN/m γ=），混凝土衬砌（E=19GPa ，0.2ν=），厚度为0.15米。

图1 模型示意图3、分析思路：隧道的开挖和其他开挖问题类似，其实质主要是应力的释放。

如果没有衬砌的施工，那问题很简单，只要在建立初始应力之后，移除开挖单元即可。

但实际工程中，隧道的开挖施工步骤是十分复杂的，涉及到灌浆、卡极为、衬砌施工等。

而在有限元计算中衬砌等支护结构施工的模拟尤为重要，特别是衬砌单元激活的时机，若在开挖区域单元移除之前激活不符合真实工程中的施工顺序，衬砌施工时土体应力已有所释放；而若在单元移除之后进行则应力早已完全释放，衬砌起不到支撑的作用。

为了解决这一问题，研究人员们提出了以下两种方法：1、在衬砌施工前，将开挖区单元的模量降低，移除来模拟应力释放效应。

2、首先将开挖面上的节点施加约束，得到与初始应力平衡的节点力。

本文的建立隧道模式并不权威,欢迎探讨和交流。

谢谢第一步：建立新的户外场景第二步：导入DWG格式的隧道文件第三步：第四步：打开对象,找到挤压体如下图所示：第五步：将挤压体的粘贴到二维图中,会出现下面的紫色的点。

将紫色的点一点点的描附在隧道拱形图上。

采用右键单击,插入点增加点的进行增加点。

第六步：描完如下所示第七步：将高度改为100后点击确定 100为隧道的长度第八步：打开3D图,如下图所示；第九步：返回户外场景平面图：第十步：将长方体高度设置为90,注意,长方体的高度要小于上面隧道的高度。

这样后面的布尔运算才能进行下去,并且,隧道的长度将是90米,如果你需要隧道长度200米,那最好将隧道长度设置为210米,长方体长度200米。

第十一步：进入三D图,将长方体和隧道道此时为实体的进行布尔运算,在布尔运算之前先作如下准备：如下图所示：注意移动Z轴的位置；第十二步：选中第一个挤压体,去除第二个挤压体,如下图所示：选中挤压体将出现的结果如下图所示；第十三步：将X轴旋转90度第十四步：打开侧视图：如下图所示；第十五步；移动Y轴,直到隧道边缘和紫色的轴对准,当然,如果你对隧道的位置有自己的理解和想法,也可以不按照这些步骤。

第十六步骤：插入标准的街道：如果做四车道的隧道,街道改成15米,四车道：如下图所示这里并不是说四车道就是一定是15米,本文只是举个例子。

第十七步；右键单击道路将会出现一个户外场景：第十八步：将户外场景1中的新建复制粘贴到户外场景2中：如下图所示：第十九步：将户外场景1删除掉；打开户外场景2,如下图所示：第二十步：将隧道移动到道路相同的位置：这里并不是把隧道移动到这个位置就一定是正确的,如果您对隧道的位置有自己的喜好和理解,也可以任意移动。

第二十一步：添加灯具如下所示：在户外场景中插入的同时,在道路上也插入。

一造案例某隧道决策树决策树的概念和基本计算方法决策树是以方框和圆圈为节点,并用直线连接而成的一种形状像树枝的结构图,每条树枝代表该方案可能的一种状态及其发生的概率的大小。

在决策树中,方框节点代表决策点,圆圈代表机会点,在各树枝末端列出状态的损益值及其概率的大小。

决策树的绘制应从左到右,从最后的树枝所连接的机会点,到上一条树枝连接的机会点,最后到最左边的机会点。

计算每个事件的期望值,即将最右边的机会点的机会枝期望值乘以该机会枝的概率，再加上本机会点其他计算结果,即为该机会点的期望值。

逐级汇总到最左边的机会点中,其中数学期望值(概率和)最大的机会点所代表的方案为最佳方案。

决策树法应用分析背景材料,按照事件逻辑关系绘制决策树图,多阶段决策树绘图需要仔细分析背景材料。

决策树分析与工程造价典型计算和资金时间价值分析相结合具有实际意义。

在解析与资金时间价值有关的决策树分析题目时, 应当绘制相应的现金流量图进行辅助分析与计算。

案例：某建设项目有A、B、C三个投资方案。

其中，A方案投资额为2000万元的概率为0.6，投资额为2500万元的概率为0.4;在这两种投资额情况下，年净收益额为400万元的概率为0.7,年净收益额为500万元的概率为0.3。

通过对B方案和C方案的投资额及发生概率、年净收益额及发生概率的分析，得到该两方案的投资效果、发生概率及相应的净现值数据，见表2-24。

假定A、B、C三个投资方案的建设投资均发生在期初，年净收益额均发生在各年的年末，寿命期均为10年，基准折现率为10%。

在计算净现值时取年金现值系数(P/A， 10%，10) =6. 145。

问题:1.简述决策树的概念。

2.A方案投资额与年净收益额四种组合情况的概率分别为多少?3. A方案净现值的期望值为多少?4.试运用决策树法进行投资方案决策。

【参考答案】问题1：决策树是用方框和圆形（圆圈）为节点，并用直线连接而形成的树枝形结构，方框表示决策点，圆形圈表示机会节点，由方框引出的每一条线代表一个方案，叫做方案枝，有圆圈引出的每一条直线代表一个自然状态，叫做是概率枝。

sap2000隧道计算实例
SAP2000是一款结构分析软件，可以用于隧道计算。

以下是一个SAP2000隧道计算的示例：
假设我们要分析一个矩形截面的隧道，其长度为L，宽度为W，高度为H。

我们首先需要在SAP2000中建立隧道的有限元模型。

在建立模型时，需要注意以下几点：
1. 建立正确的边界条件和荷载条件。

2. 选择合适的材料模型，如弹性模型或弹塑性模型。

3. 对隧道截面进行正确的离散化，可以使用梁、板或壳单元。

4. 考虑隧道施工过程的影响，如开挖、衬砌等。

在建立好模型后，我们可以进行隧道结构的静力分析或动力分析。

静力分析主要考虑恒载、活载和预应力等作用下的隧道结构响应，动力分析则主要考虑地震、车辆等动荷载作用下的隧道结构响应。

在进行计算时，SAP2000会自动进行迭代求解，并输出位移、应力、应变等结果。

我们可以通过这些结果来评估隧道结构的性能和安全性，并根据需要进行优化设计。

需要注意的是，SAP2000是一个通用的结构分析软件，对于具体的隧道工程问题，还需要结合工程实际情况和相关规范进行建模和计算。

同时，对于复杂的隧道结构，可能需要使用更高级的数值计算方法和技术进行模拟和分析。

二维衬砌结构受力分析模型（采用荷载结构法进行分析即把结构部分建立进去土层不建立进去，土层对结构的荷载作用我们提前计算出来作为间接荷载施加在结构上，土体与荷载的连接作用我们用曲面弹簧模拟，隧道衬砌结构采用c30且选择结构即不考虑渗透性）
之所以不点选生成线组是因为为了后期便于建模，选择确认←点击后再选择菜单栏田字格法向
下一步：
网格——1D——选择墙体两侧，分割8份再预览，点击适用如下
继续划分拱顶，划分20份，操作如上，成果如下图：
所有单元已经完成，将施加荷载与边界，施加前要调整节点、坐标号，显示单元坐标系，点击模型中相应的三个网格组，点出关联菜单（右击显示--单元坐标系）或直接点击上菜单单元坐标系
施加荷载前调整坐标统一，选单元--网格参数，1D，
隐藏坐标
下一步添加水平和竖向土压力，网格--工具--重新编号
设置荷载和边界：
静力与边坡——荷载——自重
隧道荷载受到水平和竖向土压力：
静力与边坡——荷载——梁单元荷载（第一个节点选择左边角，第一个节点选择拱顶），然后框定选择梁单元添加如下
下一步荷载组合：
边界：（结构与土体的连接用弹性曲面弹簧）网格——单元——建立（其他——曲面弹簧
）约束顶端水平位移-静力边坡-荷载-约束-高级-框选顶端点
至此单元荷载等均已施加完成，现进行工况分析：
分析——分析工况---新建——将地基弹簧、LGB1、2拖入右侧
在分析栏中进行分析后在结果中查看荷载组合LGB1、2
看梁单元受力即Beam--AXIAL FORCE(轴力)
SHEAR FORCE Z剪力
BENDING MOMENT Y（弯矩）。