
ABAQUS中基坑开挖对既有隧道影响的模拟研究
基坑开挖就像在城市地下做外科手术,稍有不慎就会让下方的隧道结构"伤筋动骨"。最近用ABAQUS
做了个有意思的模拟——当我们在隧道上方挖坑时,地层的应力究竟会如何重新"洗牌"?
先来看模型架构:20米深的基坑下方埋着直径6.3米的盾构隧道,两者最小净距仅有5米。为了模拟
真实工况,模型采用了Mohr-Coulomb本构模型,就像给土层设置了一套应激反应机制。这里有个小技巧,初
始地应力场用*Geostatic分析步实现,相当于让模型先"站稳脚跟"再开工。
材料参数设置里藏着门道:
```python
mdb.models['Model-1'].Material(name='Soil')
mdb.models['Model-1'].materials['Soil'].Density(table=((1800, ), ))
mdb.models['Model-1'].materials['Soil'].Elastic(table=((30e6, 0.3), ))
mdb.models['Model-1'].materials['Soil'].MohrCoulombPlasticity(
table=((30, 0.), (5, 0.)))
```
这段脚本里的弹性模量30MPa和摩擦角30度可不是随便填的,它们直接决定了土层被"掏空"后的变
形性格。特别要注意Mohr-Coulomb参数中的5kPa粘聚力设置,过高的值会让土体表现得像橡皮泥一样顽固
。
开挖步的生死单元技术是重头戏:
```python
mdb.models['Model-1'].deactivateElements(
elements=region, instanceName='Excavation-1')
```
这行代码就像给挖掘机发开工令,每次执行都会"抹去"指定区域的土体单元。但要注意分步开挖的
节奏,建议每次开挖深度不超过5米,给土体足够的应力调整时间。
监测点设置需要点小心机。在隧道拱顶、拱底各埋两个位移传感器,代码里长这样:
```python
mdb.models['Model-1'].fieldOutputRequests['F-Output-1'].setValues(
variables=('U','S'))
```
别看这简单的变量选择,'U'记录位移变化轨迹,'S'捕捉应力演化过程,就像给隧道装上动态心电
图。