| 软弱围岩隧道长锚杆支护作用模拟分析 |
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3.1 隧道计算范围及地质条件 隧道左右侧边界为隧道开挖洞径的4倍，上下侧为隧道开挖洞径的3倍（隧道毛断面净高12.5m，跨度14.0m）。依据地形条件加载自重应力。围岩为Ⅴ级，处在F3断层内，隧道洞身二叠系～三叠系板岩、砂岩岩体节理裂隙发育，工程地质条件差。 3.2 计算单元和计算参数的选取 根据隧道结构的不同部分的特点选用合适的单元可以使模型更加接近工程实际，提高计算精度，减小解题规模。本次模拟采用ANSYS软件对隧道开挖采用二维方式模拟，计算采用了三种单元，用实体单元PLANE42模拟围岩和挖去的土体单元，用杆单元LINE1模拟隧道锚杆，用梁单元BEAM3模拟喷射混凝土和钢拱架[2][3]。主要模拟计算参数如下：喷射混凝土：厚度0.3m，弹性模量30e9Pa，泊松比0.2，密度2551kg/m3；围岩：弹性模量1.3e9Pa，泊松比0.38，凝聚力0.2e6Pa，内摩擦角21；锚杆：弹性模量200ePa，泊松比0.3，密度7840kg/m3 [4]。
3.3 数值模拟分析 采用ANSYS软件对长锚杆支护软弱围岩隧道方案进行模拟，取经过隧道纵轴线的围岩立面为研究对象，分别得到27根4米锚杆、26根6米锚杆、12根8米锚杆作用下的围岩竖向位移分布云图。
3.3.1 以ANSYS模拟开挖和支护效果，选取合理的模拟计算参数十分重要，经多次反复调试及验证才能获得有效的接近工程实际的模拟云图。
3.3.2 位移控制效果分析。如图2，27根3m锚杆控制最大变形量为18.947cm，26根6m锚杆控制最大变形量为14.009cm，12根8m锚杆控制最大变形量为14.7cm，且都发生在仰拱处，可见，优化的锚杆设置控制变形最为有效。由锚杆轴力图知，锚杆上一页 [1] [2] [3] [4] 下一页 |
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