隧道喷射混凝土支护的模拟(Plaxis)

1 引言

2 单元类型

在Plaxis中，喷射混凝土使用板单元(plate element)模拟【[新试验] PLaxis2D到Plaxis LE和Slope/W的转换工具】，板单元在过去的文章中进行了多次讨论：

• 软土地层开挖和支护模拟(Excavation and Support of Soft Soil)---Part 1
  

• 软土地层开挖和支护模拟(Excavation and Support of Soft Soil)---Part 2
• 软土地层开挖和支护模拟(Excavation and Support of Soft Soil)---Part 3  
  
• 柔性地基(Flexible footing)板内的结构力  
  
• 锚索和地下连续墙联合支护的开挖过程模拟(Tieback Wall)

3 连接方式

喷射混凝土与隧道表面的连接方式在很大程度上取决于模拟目的，如果期望模拟喷射混凝土与隧道之间的相对位移，使用界面元(interface element)连接；如果不考虑它们之间的相对位移，则喷射混凝土与隧道实体元(volume element)进行刚性连接，即把二者的节点相连接。

4 线面收缩

线/面收缩(line/surface contraction)用来模拟隧道的体积损失，例如TBM方法中的体积损失。在三维模型中，它可以被定义为隧道设计器(Tunnel Designer)中沿隧道的轴向增量，它的值取决于项目，一些文献给出的值是2-3%，参考例题：

• Phased excavation of a shield tunnel

• Settlements due to tunnel construction
  

5 Shotcrete UDSM

Plaxis发展了一个用来模拟混凝土断裂过程的UDSM模型，模拟了与时间相关的混凝土强度和刚度，压缩和拉伸过程中的应变硬化-软化以及蠕变和收缩，参看"On the Use of the ShotCrete UDSM for Modelling Concrete"。