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基于地铁车站深基坑变形规律的FLAC数值模拟研究在地铁深基坑开挖过程中，基坑需要满足其变形的要求，支護结构也要满足其强度要求。
本文通过FLAC软件对深基坑开挖支护过程进行模拟分析，支护结构的内力以及变形规律，对地铁深基坑变形规律的研究有着重要的意义。
标签：深基坑；模拟分析；变形规律1 有限差分分析软件FLAC简介FLAC程序是建立在拉格朗日算法的基础上，采用显式算法来得到模型的全部方程和步长解，从而解决材料破坏的问题。
FLAC具有强大的后处理功能，用户可以利用FISH自定义单元形状，通过基本单元，可以生成复杂的三维网格进行研究分析，对于研究工程地质问题具有重要的意义。
FLAC广泛应用于隧道工程、拱坝稳定分析、矿山工程、支护设计、边坡稳定、地下洞室、施工设计等多个领域。
(1)FLAC的优点1)FLAC采用了混合离散方法来模拟材料的屈服或塑性流动特性，这种方法比有限元法中的降阶积分更加合理。
2)FLAC可以利用动态的运动方程进行求解，这样FLAC能够模拟振动、失稳及变形等动态问题。
3)FLAC是采用显式方法进行求解，对于显式算法来说，非线性本构关系与线性本构关系并没有算法上的差别，对于已知的应变增量，可以很快的求出应力增量，并且得到平衡力，采用等容量的内存可以求解多单元结构模拟的变形问题。
(2)FLAC的缺点1)对于线性的问题，FLAC比相应的有限元要花费更多的时间，所以FLAC 在模拟非线性和大变形的问题上是更有效果的。
2)FLAC的收敛速度是由系统的最大固有周期与最小固有周期的比值，这就使得对单元尺寸或者材料弹性模量等问题模拟效率很低。
2 开挖有限元模拟2.1 整体模型建立地铁车站深基坑开挖需要注意基坑开挖的形态、深度以及土质条件等。
模型采用摩尔-库仑本构模型。
在设计模型尺寸的时候需要考虑模型选取的范围，范围太大将大量浪费资源，模型范围太小将会导致模拟计算结果失真，在实际工程中起不到指导性的意见。
采矿工程数值计算方法——FLAC建模技巧与工程应用1 FLAC建模方法1.1 建模（1）设计计算模型的尺寸（2）规划计算网格数目和分布（3）安排工程对象（开挖、支护等）（4）给出材料的力学参数（5）确定边界条件（6）计算模拟1.2 网格生成： Grid i,j 例如：grid 30,201.3 网格规划： Gen x1,y1 x2,y2 x3,y3 x4,y4例如：Gen 0,0 0,10 10,20 20,01.4 分区规划网格。
例如：Gen xI1,yI1 xI2,yI2 xI3,yI3 xI4,yI4 i=1,10 j=1,21 （I区）Gen xII1,yII1 xII2,yII2 xII3,yII3 xII4,yII4 i=10,20 j=1,21 (II 区）1.5 特殊形状的网格（1）圆形 gen circle xc,yc rad（2）弧线 gen arc xc,yc xb,yb theta（3）直线 gen line x1,y1 x2,y2（4）任意形状 tab 1 x1,y1, x2,y2, ,xn,yn, x1,y1 gen tab 11.6 赋给单元材料性质mod e (弹性)prop d 1800e-6 bu 12.5 sh 5.77 i=1,20 j=1,10prop d 2400e-6 bu 1250 sh 577 i=1,20 j=11,20mod m （弹塑性Mohr-Coulumb准则）prop d 1800e-6 bu 12.5 sh 5.77 c 0 fri 20 ten 0.015 reg i,j1.7 赋给模型边界条件（1）固定边界（结点） Fix x i=1, j=1,21 Fix y i=1,21 j=1（2）施加边界力 (结点) apply yf -10 i=1,21 j=21或 apply syy -10 i=1,21 j=21或 apply xf -5 i=21, j=1,21或 apply sxx -5 i=21, j=1,21（3）赋单元内应力（单元） ini sxx -10 i=1,20 j=1,20ini syy -5 var 0 4 i=1,21 j=1,211.8 计算Set grav 9.81Set largeStep 1000Save test.sav1.9 结果显示Plot grid 显示网格Plot bo 显示边界Plot plas 显示塑性区Plot sig1 fi 显示最大主应力σ1Plot sig2 fi 显示最小主应力σ2Plot sdif fi 显示主应力差(σ1- σ2)Plot str 显示主应力矢量场Plot xdis fi 显示X方向位移Plot ydis fi 显示Y方向位移Plot disp 显示位移矢量场1.10 保存与调用结果命令Call test.txt (或ca test.dat) 调用数据Save test.sav 保存结果New 重新开始Rest test.sav 调用结果Quit 退出程序2. FLAC运用技巧2.1 模型尺寸2.2 模拟开挖Mod nu i=6,15 j=5,12 (或 region i,j)2.3 模拟锚杆支护（端锚）struct cable begin grid i1,j1 end grid i2,j2 seg n prop 1 stru prop 1 e 2e5 yield 0.5 a 0.235e-3 sbond 0 kbond 0.0001 stru prop 1 sfri 30 peri 0.2723 den 7.5e-32.4 模拟锚杆支护（全长锚固）struct cable begin grid i,j end x,y seg n prop 2stru prop 1 e 2e5 yield 0.5 a 0.235e-3 sbond 0.42 kbond 5.37 stru prop 1 sfri 30 perimeter 0.2723 den 7.5e-32.5 模拟锚杆支护（预应力锚固）struct cable begin grid i1,j1 end i2,j2 seg n ten 10 prop 1 struct cable begin node n1 end x,y seg n prop 2stru prop 1 e 2e5 yield 0.5 a 0.235e-3 sbond 0. kbond 0.1stru prop 1 sfri 0 perimeter 0.2723 den 7.5e-3stru prop 2 e 2e5 yield 0.5 a 0.235e-3 sb 0.42 kb 5.37stru prop 2 sfri 30 perimeter 0.2723 den 7.5e-32.6 模拟断层Mod nu j=37int 1 as from i1,j1 to ,i1,j2 bs from i2,j1 to i2,j2int 1 kn 1000 ks 400 fri 25 c 0.01 t 0.00012.7 其它技巧（1）网格优化（2）先弹性、后塑性（3）分步开挖（4）动力学问题模拟（5）固流耦合问题模拟（6）合理解释结果（7）多种形式输出结果（8）报告格式The purpose of computing is in-sight, not numbers. —FLAC Manuals1. 绕xy平面reflect，则dip= 0，dd=902. 绕xz平面reflect，则dip= 90，dd=03. 绕yz平面reflect，则dip=90 ，dd=270FLAC 的输入和一般的数值模拟的程序不一样, 它可以用交互的方式从键盘输入各个命令, 也可以写成命令文件, 类似于批处理, 由文件来驱动。
基于FLAC3D的深基坑支护数值模拟应用基于FLAC3D的深基坑支护数值模拟应用摘要：本研究利用有限元数值模拟软件FLAC3D对深基坑支护进行了数值模拟。
通过对建筑施工现场实际参数的调查和相关文献的研究，我们建立了一个三维数值模型，并进行了不同支护方案的比对分析。
结果表明，采用加强钢支撑和地下连续墙的支护方案，能够有效地减少土壤变形、保证建筑物的安全性。
关键词：深基坑、支护、FLAC3D、数值模拟、加强钢支撑、地下连续墙1. 引言近年来，城市建设和基础设施建设快速发展，深基坑建设越来越普遍。
但是，深基坑工程施工过程中的安全问题一直备受关注。
其中，深基坑支护是工程中的一个重要环节。
为了确保施工期间的安全性，提高深基坑工程的质量和效率，数值模拟成为了深基坑支护研究的重要方法。
本文利用FLAC3D有限元软件，对深基坑支护进行了数值模拟，探究了不同支护方案对支护效果的影响。
2. 建立数值模型本文选取了某施工现场所需建设的深基坑作为研究对象，通过现场实际参数的调查和相关文献的研究，建立了一个三维数值模型，包括土体、加强钢支撑和地下连续墙等要素。
我们选用FLAC3D软件，采用三维非线性、非弹性有限元法建立了深基坑支护数值模型。
3. 数值模拟分析本文通过数值模拟的方法，分别对三种支护方案进行了分析和比较。
根据实际工程情境和可行性，将基坑侧壁加强钢支撑和地下连续墙结合起来，分别分析了它们分别对基坑支护的影响。
3.1 仅加强钢支撑采用钢支撑作为支护方案，计算结果表明，在基坑侧壁进行局部加强支撑的情况下，土体变形量和基坑下沉量都可控制在较小的范围内。
但是，当钢支撑的纵向间距较大时，局部土体变形较大。
3.2 仅连续墙支护采用地下连续墙作为支护方案，计算结果表明，连续墙的设置是很有必要的。
连续墙的加固作用可以有效地控制土体侧向位移和基坑下沉量。
但是，如果连续墙质量不好，可能会导致工程安全事故发生。
3.3 加强钢支撑和连续墙结合支护我们采用加强钢支撑和地下连续墙结合的支护方案，计算结果表明，在相同的施工条件下，结合支护方案的基坑下沉量更小，变形量也更小。
兰州某地铁站深基坑开挖监测及FLAC3D模拟分析兰州某地铁站深基坑开挖监测及FLAC3D模拟分析随着城市发展的需要，地铁建设逐渐成为现代化城市的标志性工程。
兰州作为一个发展迅速的城市，地铁建设在给市民出行带来便利的同时，也给城市的土木工程带来了一系列的挑战。
特别是地铁站点深基坑开挖过程中的地下水位变化对工程安全性提出了较高要求。
本文将围绕兰州某地铁站深基坑开挖过程中的监测与模拟分析展开论述，基于FLAC3D软件进行模拟分析，以期为后续工程的设计与施工提供参考和指导。
首先，本文将介绍兰州某地铁站深基坑开挖监测的重要性。
地铁站点的深基坑开挖工程涉及到地下水位变化、地层变沉等问题，其安全性是保障工程顺利进行的基础。
通过对开挖深度、土层厚度、地下水位等参数的监测，可以及时发现问题并采取相应的措施，有效避免地下水突破、地面沉降等不良后果的发生。
接着，本文将详细介绍FLAC3D模拟分析在地铁站深基坑开挖过程中的应用。
FLAC3D是一种基于有限差分法的三维数值模拟软件，能够对工程结构的力学行为进行全面模拟和分析。
通过在软件中输入不同的模拟参数，可以对地铁站深基坑开挖过程中的地下水位变化、土体变形等问题进行模拟和分析。
模拟结果能够为工程设计和施工提供科学依据，帮助工程师判断工程的稳定性和安全性。
随后，本文将以兰州某地铁站深基坑开挖工程为例，展示FLAC3D模拟分析的实际应用效果。
首先，我们将采集实际监测数据，包括地下水位、土体变形等参数。
然后，通过FLAC3D软件建立相应的模型，输入监测数据和设计参数，并设定不同的挖掘深度和时间节点。
根据模拟结果，我们可以分析不同挖掘深度和时间节点下土体变形情况的变化趋势和规律。
同时，我们还可以对模拟结果进行灵敏度分析，研究不同参数对工程稳定性的影响，以及采取相应措施的必要性和可行性。
最后，本文将总结兰州某地铁站深基坑开挖监测与FLAC3D模拟分析的研究成果，并对该方法在地铁工程中的应用进行讨论。
3.5 计算模型计算模型见图3-3~图3-5，X轴为水平方向，Y轴为竖直方向。
本模型采用实体单元模拟土体、桩、筏板，其中素混凝土桩长5m，筏板厚2m，筏板嵌入土层0.4m。
模型中共有12730个网格点，12542个实体单元。
图3-3 计算模型图图3-4 开挖完后模型图图3-5 筏板、桩、空洞模型图3.5 模拟计算工况计算过程先对计算域进行初始应力场平衡计算，然后模拟计算地基开挖过程，最后模拟地基土的加固，并施加竖向荷载。
计算分析地基中存在空洞时上层土层开挖后产生的卸荷回弹，以及采用筏板及置换桩加固并施加压力后土层的沉降量4 计算结果及分析为便于分析空洞部位的位移应力，对模型中的4个空洞进行编号，见图4-1。
计算结果中竖向位移向上为正，向下为负；应力以拉为正，压为负。
图4-1 空洞示意图4.1 地基中不存在空洞上层土层开挖后的竖向位移分布见图4-2，由图可知，地基开挖完后在开挖面产生较大的反弹，最大回弹位移为17.8cm。
在空洞附近，回弹量比相同高程土层要大，且最大回弹位移均发生在空洞上表面，4个空洞四周的回弹位移极值见表4-1，其中1#空洞虽然埋深较深，但由于其尺寸较大，其最大回弹量与埋深较浅的2#空洞、3#空洞接近，4#空洞则由于埋深较深，且尺寸较小，其最大回弹量也相当较小。
表4-1 地基开挖后空洞四周位移极值统计图4-2 地基开挖完后竖向位移分布云图采用混凝土桩加固，并在筏板上施加荷载后地基位移变化量分布见图4-3。
由图可知，地基加固后并施加荷载后地基土产生了一定的沉降量，在场地中央的最大沉降量为3.8cm。
空洞上表面的沉降量比相同高程的土层大，下表面的沉降量则比相同高程的土层小，空洞最大沉降量均发生在上表面，最小沉降量均发生在下表面，空洞四周的位移极值统计见表4-2，1#空洞尽管其尺寸相对较大，但由于其位于场地边缘，且埋深较深，施加荷载后位移相对较小；尺寸及埋深接近的2#、3#空洞沉降量基本一致；4#空洞虽然埋深较深且尺寸较小，但由于其更接近作用力中心，故产生的沉降量与埋深较浅的2#、3#空洞基本一致。
