土木工程计算机软件应用（隧道工程专业）
课程考察题目
本隧道为两车道高速公路隧道，支护结构由初期支护和二次衬砌组成。初期支护为25cm厚C20喷射混凝土，二次衬砌为30cm厚C30模筑素混凝土。选取计算断面围岩为Ⅴ级，埋深**m（按附表每个同学不同）。隧道开挖采用全断面法。隧道内轮廓如图1。
图1 隧道轮廓及数值模型图(单位cm)
1、计算工况
（1）建立模型
（2）自重应力平衡；
（3）全断面开挖隧道，应力释放30%，计算平衡；
（4）施作初期支护，应力释放40%，计算平衡；
（5）施作二衬，应力释放30%，计算平衡。
2、计算参数
材 料 名 称 计 算 参 数
围岩 E=1.5GPa; ɣ=25kN/m³;=0.32; c=300kPa; =30°
喷射混凝土初期支护 E=20GPa; =0.2; H=0.25m; W=1.0m
表中：E—弹性模量；ɣ—容重；—泊松比；c—粘聚力；—内摩擦角；H—支护厚度；W—宽度。
3、计算结果分析要求
（1）内力分析（分析每个施工步）；
（2）位移分析（分析每个施工步）；
（3）按现行的《混凝土结构设计规范》GB50010-2010进行初支和二衬的配筋计算。
操作例题 02. 隧道衬砌
图 1 隧道衬砌例题模型 利用FX+里提供的隧道截面模板及多样化的建模工程生成如图1所示的隧道衬砌模型。 由于此例题只是为了熟悉FX+的使用方法，所以其单位与尺寸并无实际意义。 建模方法
移动工作平面
为了建立二维隧道截面将工作平面移动到基准位置。 1. 关联菜单里选择移动工作平面…。 2. 移动工作平面对话框里选择基准面表单。 3. 工具条的选择过滤里确认指定为‘基准面’。 4. 在模型窗口或者树形菜单的工作目录树中的基准里选择‘XZ-平面’。 (参考图2 ) 5. 勾选定义原点并输入‘0, -200, 0’。
6. 点击。
图2 选择工具条, 工作平面和树形菜单里关于基准的选择方法 Ô FX+里当选择某个体时如果将鼠标放到个体上，个体就会自动亮显为蓝色，此时若点击左键就会选中该个体。由于可以累加选择多个个体所以只要点击想添加的个体即可。也可以通过其它方法像拖动模型窗口来进行选择，而且不单单在模型窗口里可以选择，在工作目录树里也同样可以选择。解除选择时可以再选择一下或者点击 解除选择。通常会设定为 选择状态，若未点击选择按钮是无法选择的。 在模型窗口中的空白处点击鼠标右键调出关联菜单。
基准XY-平面 XZ-平面YZ-平面
树形菜单(基准)选择过滤(工具条)Ô 通常情况下在模型窗口中显示整体坐标系(GCS)和单元坐标系(WCS)以及栅格。整体坐标系的X, Y, Z轴分别显示为红、绿、蓝色。在工作平面上可以通过点击关联菜单中的开关GCS三角标, 开关WCS三角标来进行显示及隐藏。在模型窗口中调出关联菜单通过点击开关栅格也可以显示隐藏栅格。 Ô 由于基准是成为各种计算和测量标准的点、轴、平面，是指定模型形状的几何位置的标准。FX+里新建项目时基本上提供整体坐标系的原点、X、Y、Z轴及XY, YZ, XZ平面内的基准。用户可以利用几何 > 基准的子菜单来定义新的基准。 二维隧道
Basic Tutorials Chapter 1. 二维隧道施工阶段分析
Chapter 1. 二维隧道施工阶段分析 | 1 二维隧道施工阶段分析
1.1 学习目的
隧道分析的主要目的是为了掌握特定设计及施工过程的可靠性及稳定性问题。通过数值分析，识别隧道施工时在隧道周边发生的变形及下沉，综合分析喷射混凝土及锚杆的应力，可以在施工前预测施工时可能发生的问题。分析上需要的输入材料有地面特征值、岩土的初始应力、支撑物特性值等，岩土的初始应力对隧道响应带来很大的影响，所以需要一边修改参数（侧压力系数）一边执行隧道的稳定性评估。
通过本例题可以学习如下主要功能及分析方法。 • 引入几何形状 • 定义岩土/结构物性 • 网格设计 • 初次支撑材料 喷混Shotcrete, 锚杆Rockbolt 的建模 • 修改物性(分析前, 分析中)
• 定义施工阶段(勾选LDF) • 参数分析 • 输出结果分析 – 施工阶段分析结果图及表。
Section 1
学习目的及概要
Chapter 1. 二维隧道施工阶段分析 Basic Tutorials
2 | Chapter 1. 二维 隧道施工阶段分析
1.2 模型及分析概要 本模型是内部有一个隧道的山地地形的切面形状。地层由上部分布4m层厚的粉砂、下部为风化岩、二等级岩的地层构
成。在初始地应力状态上形成开挖后，设置初次支撑材料的喷混Shotcrete和锚杆Rockbolt，模拟喷混Shotcrete硬化以后的阶段。
定义岩土及结构材料后，在创建网格时定义分配给各单元的特性。
▶ 分析切面
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Chapter 1. 二维隧道施工阶段分析 | 3
[启动附加的开始文件(01_1arch_start)]
* : 分析 > 分析工况 >设置 (Analysis > Analysis Case > Setting)
GTS操作例题列表:
基础例题
1 二维平行隧道施工阶段分析
2 三维隧道施工阶段分析
3 三维连接隧道施工阶段分析
4 二维路堤施工阶段分析
5 三维基坑开挖阶段地下水渗流分析
6 铁路移动荷载分析
7 三维基坑支护施工阶段分析
8 桥台基础施工阶段分析
9 二维衬砌分析
高级例题
10 地铁施工阶段分析
11 铁路隧道Y型连接段施工阶段分析
12 城市交叠隧道施工阶段分析
实际工程列表
1 公路隧道-断层带区段
2 公路隧道-断层带区段
3 公路隧道-洞门_端差
4 公路隧道-洞门_无端差
5 公路隧道-曲线隧道
6 公路隧道-三维并行隧道
7 公路隧道-避难所
8 公路隧道-河谷区段
9 公路隧道-联拱隧道
10 护岸结构-防浪堤连接区段
11 护岸结构-护岸墙连接区段
12 铁路隧道-横穿上部公路隧道
13 地铁隧道-管棚支护导坑法隧道
14 基础-桥台基础
15 其他隧道-U形隧道
16 土坝
17 堆石坝
验证例题列表
1 无限弹性体上的圆孔
2 无限弹性体上的球腔
3 横观同性无限弹性体上的圆孔
4 莫尔-库伦无限体上的圆孔
5 各向不同应力作用下无限弹性体上的直线圆形隧道
6 弹性地基上的条形基础
7 条形荷载作用下的弹性Gibson地基 8 弹性半无限体上的圆形基础
9 莫尔-库伦地基上的条形和圆形基础
10 条形基础承载力(粘聚力随深度变化)
11 屈雷斯卡地基上的正方形基础
12 冲切问题中的塑性流动
13 剑桥粘土和修正剑桥粘土模型的三轴试验
14 基坑支护
15 倾斜面上的隧道挖掘
16 [稳定流] 三角形土坝
17 [稳定流] 限制水流的截水墙
18 [稳定流] 坝基截流
19 [稳态] 水库粘土层
20 [稳态] 无侧限大坝渗流
21 [稳定流] 倾斜渗透
