模拟盾构开挖，地面反而隆起了

enochwang

模型土体中盾构隧道开挖，分6步，，分6步，第1步时地面是沉降的，到后来越挖地面反而上升，最后地面全部是上升的，数值还很大（原来沉降的地方也变成了隆起）
边界左右取了隧道外3D，底部取了隧道底下3.5D

E按固结实验的压缩模量，根据E＝Es（1-2μ^2/(1-μ)）换算而得
c，φ是固结快剪的值
请教各位为什么会这样，怎么才能让地面不上升。

wqq8889

你的衬砌条件呢？
隧道内有没有考虑其他荷载，如注浆压力和掌子面压力？
有没有考虑地层损失引起的土体扰动？
E取值不对，按照你的公式换算出来的是变形模量，不是杨氏模量。
如果你考虑的比较简单，就是直接开挖加衬砌，那很好理解：根据土力学原理，开挖属于卸荷，卸荷是会回弹的，所以隆起很正常，你不让他隆起才不正常。

enochwang

wqq8889 发表于 2012-8-29 21:44
你的衬砌条件呢？
隧道内有没有考虑其他荷载，如注浆压力和掌子面压力？
有没有考虑地层损失引起的土体扰动 ...

注浆压力没有考虑，掌子面上加了0.25MPa的压力，但是这个力，加与不加影响不大，大概是因为我48m只分了六次开挖的原因。
我在衬砌周围加上了15cm厚的等代层，E值取了0.5Mpa

是的，我算是的变形模量，但网上好多地方的公式就是这个，E=E0。

我试过E=3Es，还是会越往前挖越隆起。最后，地表还是有一点隆起。

没有直接加衬砌，而是有一定的间隔。但这个间隔不好控制....
加上了间隔，第一步开挖完成，地表是发生沉降的，但随着开挖的进行，沉降会慢慢变小，直到变成隆起。
开挖属于卸荷，那原来沉降的地方慢慢回弹倒也是正常的。但这似乎与实际不符，大部分相关论文也没有考虑渗流，为什么他们的计算都没有问题，而且有的人取值还是用了E=E0，好奇怪啊。

enochwang

wqq8889 发表于 2012-8-29 21:44
你的衬砌条件呢？
隧道内有没有考虑其他荷载，如注浆压力和掌子面压力？
有没有考虑地层损失引起的土体扰动 ...

另外，地层损失引起的扰动怎么样考虑好呢？用等代层的方法行吗？

wqq8889

主要是土层扰动和地层损失的模拟，这两个考虑进去，沉降就出来了。现在一般的方法是用等代层模拟，不过等代层参数的取值也有很多说法。
你的衬砌是实体单元还是结构单元？
你说的有一定的间隔是指step了几步吧，你step这几步有没有用set large？
我个人的理解是，如果不用set large ，那这个step的几步没什么作用，算到最后和没有一样，因为最后总状态和直接加衬砌是一样的。但是如果用set large，那最后的衬砌尺寸可能就不对了，这个就得在建模的时候考虑进去。

enochwang

wqq8889 发表于 2012-8-30 14:27
主要是土层扰动和地层损失的模拟，这两个考虑进去，沉降就出来了。现在一般的方法是用等代层模拟，不过等代 ...

确实这个等代层也不好取啊，有的值取得很大，有的很小，有的是先小后大。

我用了实体单元，没有用结构单元，用哪个单元好呢？
我没有用set large 。如果set large 最后尺寸会不对，那该怎么考虑？

我试算了E=10Es。一开始最先开挖的地表有-0.9mm的沉降，到最后一步挖完时变成了-0.54.虽然最终结果还是负的，但还是发生了回弹。

wqq8889

等代层参数取先小后大是在模拟注浆层的凝固过程。

我建议你不要用step间隔来模拟土层扰动， 而是用应力释放的方法，我用下来感觉这个比较好，论坛里有例子http://forum.simwe.com/thread-823396-1-1.html

释放完了之后，再加衬砌，估计变形会好看一点。

靠调整E来控制沉降其实是不可取的，就像你说的回弹的效果还是没有消除，而且你的沉降也太小了。

enochwang

wqq8889 发表于 2012-8-30 20:34
等代层参数取先小后大是在模拟注浆层的凝固过程。

我建议你不要用step间隔来模拟土层扰动， 而是用应力释 ...

这个我以前也试过，不过没有成功。这几天又试了下，一直无法收敛，不知道哪里出问题了...
再请问一下，注浆压力怎么模拟？
我用apply nstress -0.25e6  rang end1 起点坐标 end2 终点坐标 rad r  （r为衬砌的外径，）这样对吗？
在进行下一步的开挖模拟时，用apply remove 命令去掉，但发现，最终的沉降几乎没有变化。

wqq8889

enochwang 发表于 2012-9-4 21:37
这个我以前也试过，不过没有成功。这几天又试了下，一直无法收敛，不知道哪里出问题了...
再请问一下，注 ...

注浆压力我也是这样加的，不过我用是是梯形变化的力。最终沉降的话跟注浆压力的关系不好说，因为模拟的时候没有考虑注浆量的问题，我现在是在注浆计算完之后加shell，最后计算下来沉降还可以

bananaliuchao

软土的话，换成剑桥模型、邓肯张或是hs模型试试。
别人做的结果都很好，而你怎么做都是不好的话，还有一种可能就是别人进行了不可告人的处理，你懂得。
注浆压力的施加对沉降与否影响不大，甚至你压力加大了，还有可能隆起更大。
盾构机如果用一层壳单元模拟的话，你要考虑到整个盾构的重力远远大于一层薄薄的钢板，就长江隧道的盾构机来看，重力加速度可以取30~40来模拟实际重量。同时已施工好的衬砌上还有拖车荷载等各种附加荷载，这些对沉降都是有影响的。
如果进一步研究，采用等代层参数加强的方法来模拟凝固过程是不对的，必须考虑到浆液渗透以及地下水渗流作用造成的等代层体积变化，这样才有可能更接近实际情况。

ransheng77

follow一下这个工程案例