隧道数值模拟计算边界范围研究

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1、第38卷，第3期公路工程Vo1．38．No．32013年6月HighwayEngineeringJun．，2013隧道数值模拟计算边界范围研究蒋华春(长沙市轨道交通集团有限公司，湖南长沙410007)[摘要]本文以某高速公路隧道的开挖和支护过程为工程实例，采用有限差分法岩土分析软件Adina进行全过程模拟，旨在分析模型的边界效应对相应求解精度的影响。研究方法是在其它条件同等的情况下，采用不同的模型边界范围建模，并分别独立进行模拟求解，通过比较不同模型下同一截面的力学响应的差异，进而分析模型边界范围这一

2、单因素对隧洞开挖数值模拟的精度影响。研究思路和结论可以为类似的数值模拟关于如何合理地选择模型边界范围提供参考，从而使模拟实现过程的时效性和精度达到较佳的统一。[关键词]数值分析；隧道；边界范围[中图分类号】U451．2[文献标识码】A[文章编号】1674—06lO(2013)03一Ol32—05SurroundingRockBoundaryRangeStudyonTunnelNumericalSimulationJIANGHuachun(ChangshametrogroupCo．，Ltd，Changs

3、ha，Hunan430000，China)[Abstract]Basedontheexcavationandsupportconstructionofatunnelcaseinthefreeway，theboundaryselectionduringthenumericalsimulationofdeformationsafetyinsoftargillaceousshaletunnelisstudied．TheAdinaisusedtosimulatethefullconstructionproce

4、ss，inordertoanalyzetheinfluenceofboundaryeffecttothesolutionprecisioninmodeling．Underthesameconditionofotherfactors，differ—entmodelboundaryareasaresimulatedindependently．Theinfluenceofboundaryareastotheprecisionoftunnelexcavationmodelingcanbeanalyzedbyc

5、omparingthemechanicalresponsesofdiferentmodelsinthesamesection．Theresearchmethodsandconclusionscanbeareferenceforsimilarnumericalrood—elsofhowtoselectreasonablemodelboundaryarea，thereforethetimelinessandprecisioncanachievea．betterintegrationinsimulating

6、processinfurtherresearches．[Keywords]Numericalsimulation；Tunnel；Boundaryrange但由于隧道围岩情况复杂，对隧道围岩模型的边界1概述范围的取值仍停留在依靠经验的阶段，因此，很在岩体稳定性和区域稳定性数值模拟中，都要有必要对隧道围岩模型的边界取值范围进行比较分切取岩体的某一部分建立数值计算模型，用一定的析，确定隧道围岩边界范围对隧道设计分析结果的边界条件去代替原始介质的连续状态⋯。而在隧影响，从而为隧道的数值模拟和设计提供参考，使隧

7、道工程的实际问题中，隧道周围岩体的范围在各个道设计分析结果更切合实际。方向上总是不等的，某些方向甚至无限延伸，数值模如何从实际问题中提取出合理的边界范围进行拟过程不可能建立无限边界的模型。同时，即使某建模，是数值模拟中首要的也是关键性的一步。因些方向的边界有限，但如果范围较大的话，若按实际为过小的边界范围将会产生较大的边界效应，使计尺寸建模，其必然导致的庞大运算量将会消耗大量算结果精度不高，而过大的边界范围，以牺牲内存和的内存和时间，甚至导致数值模拟的不可能性，而且时间来换取精度，当达到一定程度时，其

8、效果也不明也是不必要的。显。因此合理地确定模型的边界范围，其本质是平虽然已有许多学者对隧道进行数值模拟，衡好精度和内存，时间的关系，取较佳结合点。[收稿日期】2012—06—01[作者简介]蒋华春(I978一)，男．湖南邵阳人，工程师，主要从事隧道与地下工程建设管理工作。