隧道渗流数值模拟

隧道荷载结构模式数值模拟计算

摘要：根据案例提供的隧道工程、围岩荷载以及衬砌内轮廓，初步确定二次衬砌的厚度，采用数值计算软件进行计算分析，绘制出隧道的计算简图、计算断面图、内力图，根据绘出的内力图检算二次衬砌的安全性。

关键词：数值模拟计算

一.设计参数的选择

1.岩体特性：

该案例选择的围岩级别为II级，隧道埋深为 100 m；岩体重度 ，围岩的弹性反力系数根据围岩级别分别为：

2.衬砌材料：

采用C20混凝土；重度 kN/m2，弹性模量 GPa，混凝土衬砌轴心抗压强度标准值 MPa，混凝土轴心抗拉强度标准值 MPa。

3.结构尺寸：

隧道不加宽，衬砌厚度40cm。具体尺寸如图。

二.计算深埋隧道围岩松动压力

1.对于单线、双线及多线铁路隧道按破坏阶段设计时垂直压力公式为：

式中

——等效荷载高度值；

S——围岩级别，本设计II级围岩S=2；

——围岩的容重；

——宽度影响系数，其值为

其中

B——坑道宽度

——B每增加1m时，围压压力的增减率（以B=5m为基准），当B5m时，

某地铁盾构隧道数值模拟计算

摘 要: 针对具体的工程和现场监测以及实测资料,用FLAC 对某一地铁盾构隧道施工过程进行数值模拟，对模拟数据进行了分析,得出了隧道位移变形、各种应力云图等重要工程信息, 得出盾构隧道和周边围岩的变化规律, 对改善盾构隧道的施工方法, 提高工程质量, 确保工程安全, 具有重要的理论意义和工程实用价值。

关键词: 地铁隧道；盾构隧道；数值模拟

一、引言

随着科学技术和城市化的发展以及城市人口的过快增长，传统的公共汽车和无轨电车已经越来越不能满足城市居民高频率出行的需要。建设以地下铁道为代表的城市快速轨道交通系统，是解决我国中心城市公共交通运输矛盾的重要途径。

随着盾构法在我国地铁隧道开挖中的应用越来越广，隧道数值模拟和施工监测在隧道开挖过程中扮演了越来越重要的角色。数值模拟由于能全面预测隧道开挖的全过程，已被广泛使用；施工监测则主要是利用围岩变形和拱顶沉降的监测数据掌握围岩动态和隧道支护结构的工作原理，通过施工过程对围岩实时监控，对监控数据进行分析和综合判断, 对可预见的事故和险情及时采取措施，把风险控制到最小，所以数值模拟和施工监测数据以及对数据的分析就成为衡量设计和施工是否合理的一个重要指标。

为确保工程质量

第29卷第2期 辽宁工程技术大学学报（自然科学版） 2010年4月 Vol.29 No.2 Journal of Liaoning Technical University（Natural Science） Apr . 2010

文章编号：1008-0562(2010)02-0177-05

地铁隧道火灾事故通风方式数值模拟

王洪德，林 琳，赵 轶

（大连交通大学 土木与安全工程学院，辽宁 大连 116028）

摘 要：为了有效解决地铁隧道火灾时期烟气流动及其毒性分布对人员疏散的影响问题，以天津地铁区间隧道为

研究对象，针对火灾列车停留在隧道中部的火灾工况，利用FLUENT软件，采用简化的PDF燃烧模型、浮力修正的k-ε 湍流模型和P-1辐射模型，对不同事故通风方式下隧道内烟气进行数值模拟，并根据烟气的“边界层吸附效应”原理，论证模拟效果。结果表明：不同通风方式对隧道烟气蔓延范围、温度及毒性分布的影响较大；10 MW火灾规模时，地铁隧道采用开放式推迟加压的通风方式能够在有效引导烟气流动的同时，为人员提供更充裕的疏散时间。该研究成果对地铁隧道火灾时期通风

数值模拟：让空气质量报告更精细

像天气预报一样，各种媒体每天都会向公众发布其所在城市的空气质量状况。不过，这种空气质量报告的内容一般都是整个城市或者某个城区的空气质量状况。那么，空气质量报告有没有可能更精细一些，甚至细到自己居住的小区的空气质量情况究竟怎样呢？

清华大学教授崔桂香和澳门大学教授王志石等人的研究工作为实现这样的愿望提供了一个可行途径。崔桂香等通过使用一种被称为大涡模拟的现代湍流数值方法，对居民区的空气质量进行研究，发现通过数值计算得到的风场、污染物浓度等数据与模型小区及居民生活小区的实测数据都较为符合。这项研究得到了国家自然科学基金的资助，相关成果发表在《中国科学G辑：物理学、天文学》2008年第六期上。 良好的空气质量是舒适人居环境的主要条件之一。随着城市化和人民生活水平的提高，城市居民区的空气质量问题愈来愈受到重视。但是传统的经验预测或工程估计方法，已经难以满足公众了解自己生活环境的迫切要求。

崔桂香认为，在计算机性能迅速改善的今天，用计算流体力学的新方法研究大气环境成为了经济有效的手段。

“不过，作为城市大气环境的子系统，城市居民小区的大气环境空间范围较小，属于微尺度气象问题，而居民小区大气环境处在大气

数值模拟：让空气质量报告更精细

像天气预报一样，各种媒体每天都会向公众发布其所在城市的空气质量状况。不过，这种空气质量报告的内容一般都是整个城市或者某个城区的空气质量状况。那么，空气质量报告有没有可能更精细一些，甚至细到自己居住的小区的空气质量情况究竟怎样呢？

清华大学教授崔桂香和澳门大学教授王志石等人的研究工作为实现这样的愿望提供了一个可行途径。崔桂香等通过使用一种被称为大涡模拟的现代湍流数值方法，对居民区的空气质量进行研究，发现通过数值计算得到的风场、污染物浓度等数据与模型小区及居民生活小区的实测数据都较为符合。这项研究得到了国家自然科学基金的资助，相关成果发表在《中国科学G辑：物理学、天文学》2008年第六期上。 良好的空气质量是舒适人居环境的主要条件之一。随着城市化和人民生活水平的提高，城市居民区的空气质量问题愈来愈受到重视。但是传统的经验预测或工程估计方法，已经难以满足公众了解自己生活环境的迫切要求。

崔桂香认为，在计算机性能迅速改善的今天，用计算流体力学的新方法研究大气环境成为了经济有效的手段。

“不过，作为城市大气环境的子系统，城市居民小区的大气环境空间范围较小，属于微尺度气象问题，而居民小区大气环境处在大气

第三章隧道施工过程数值模拟方法与ANSYS实现

2.1隧道施工过程数值模拟方法 2.1.1开挖（卸载）的模拟 ①基本的模拟思想 隧道开挖时破坏了岩体内有的应力平衡，围岩内的各点在地应力的作用下，在一定范围内围岩产生位移，形成松弛，与此同时也会使围岩的物理力学性质恶化，也就是我们所说的“二次应力场”。隧道的开挖导致围岩应力场及位移场的变化，一般都是通过卸载过程来实现的。在对卸载过程进行模拟时，通常有采用的就是在已知边界初始地应力作用下，沿预定开挖线进行的“开挖卸载模拟方法”。这种方法的位移场真实地反应了开挖所引起的位移变化，是工程需要了解的重要部分。 ②实现卸载的具体方法

正确模拟卸载过程的效果是地下工程数值模拟的一个重要课题。开挖卸载之前，沿开挖边界上的各点都处于一定的初始应力状态，开挖使这些边界的应力解除，也就是我们所说的卸载，从而引起围岩变形和应力场的变化。对上述过程的模拟通常所采用的方法有两种：“反转应力释放法”和“地应力自动释放法”。

“反转应力释放法”是把沿开挖边界上的初始地应力反向后转换成等价的“释放荷载”，施加与开挖边界，在不考虑初始地应力的情况下进行有限元分析，将由此得到的围岩位移作为由于工程开挖卸载产生的岩体位移，由此得

2012年 秋 季学期研究生课程考核

（读书报告、研究报告）

考核科目 高等流体力学 机电工程学院 机械制造及自动化 高强 12S008123 工学硕士 阅卷人 学生所在院（系） 学生所在学科 学 生 姓 名 学 号 学 生 类 别 考

核结果 湍流的数值模拟

一、流体力学概述

流体力学是研究流体的力学运动规律及其应用的学科。主要研究在各种力的作用下，流体本身的状态，以及流体和固体壁面、流体和流体间、流体与其他运动形态之间的相互作用的力学分支。除水和空气之外，这里的流体还指作为汽轮机工作介质的水蒸气、润滑油、地下石油、含泥沙的江水、血液、超高压作用下的金属和燃烧后产生成分复杂的气体、高温条件下的等离子体等等。它的主要基础是牛顿运动定律和质量守恒定律，常常还要用到热力学知识，有时还用到宏观电动力学的基本定律、本构方程和高等数学、物理学、化学的基础知识。气象、水利的研究，船舶、飞行器、叶轮机械和核电站的设计及其运行，可燃气体或炸药的爆炸，汽车制造，以及天体物理的若干问题等等，都广泛地用到流体力学知识。许多现代科学技术所关心的问题既受流体力学的指导，同时也促进了它不断地发展。

二、数

Fluent数值模拟的主要步骤

使用Gambit划分网格的工作：

首先建立几何模型，再进行网格划分，最后定义边界条件。 Gambit中采用的单位是mm，Fluent默认的长度是m。 Fluent数值模拟的主要步骤：

（1） 根据具体问题选择2D或3D求解器进行数值模拟；

（2） 导入网格(File-Read-Case)，然后选择由Gambit导出的msh文件。

（3） 检查网格(Grid-Check)，如果网格最小体积为负值，就要重新进行网格划分。 （4） 选择计算模型(Define-Models-Solver)。（6） （5） 确定流体的物理性质(Define-Materials)。 （6） 定义操作环境(Define-Operating Conditions)。 （7） 指定边界条件(Define-Boundary Conditions )。

（8） 求解方法的设置及其控制（Solve-Control-Solution）。 （9） 流场初始化（Solve-Initialize）。

（10） 打开残插图（Solve-Monitors-Residual）可动态显示残差，然后保存当前的Case和

Data文件（File-Writer-Case&D

《数值计算原理》,清华大学数值分析A课程使用教材,课后习题答案(李庆阳 关治 白峰杉 编著,清华大学出版社出版)清华大学出版社,数值计算原理,数值分析,答案,习题,考卷,杨顶辉,作业

1、

方程组中，，则求解方程组的Jacobi迭代与Gauss-Seidel迭代均收敛的a的范围是___________。

2、，则A的LDLT分解中，。

3、4、已

知，则，，则用复合梯形公式计算求

得，用三点式求得5、，则

，三点高斯求积公式*6设x 2.40315是真值x 2.40194的近似值，则x有________位有效数字。 *

7 设 f(x) x3 x 1,则差商(均差)f[0,1,2,3] _____________，f[0,1,2,3,4] ________________。

8 求方程x f(x)根的牛顿迭代格式是__________________。

9.梯形求积公式和复化梯形公式都是插值型求积公式。

(n)C10.牛顿—柯特斯求积公式的系数和 k 。 k 0n

11.用二次拉格朗日插值多项式L2(x)计算sin0.34的值。插值节点和相应的函数值是（0，0），（0.30，0.2955），（0.40，0.3894）。

3f(x) x x 1 0在 [1.0,1.5]

题目： 油藏数值模拟实习报告

姓 名： 岑晓飞 学号： 20091002689 院（系）： 资源学院 专业： 石油工程 指导教师： 关振良 职称： 教 授 实习地点： 信息楼307 时间： 2012/5

角点网格系统三维三相黑油模型油藏数值模拟（含溶解气） (Blck oil reservoir sulation with conner-point grid system)

1. 前言

1.1实习目的

通过本次实习的，熟练掌握油藏数值模拟的上机工作流程；掌握角点网格数据及其他数据的导入方法；掌握Eclipse软件的开发指标可视化方法；掌握Eclipse软件的case管理；掌握开发方案设计及方案优选过程。 1.2研究的目的

一切的工作都是围绕如何提高采收率，如何提高经济效益，最大限度的开发油田的潜力，以实现油田可持续发展而进行的。对于老油田，利用油藏数值模拟技术，来研究其剩余油饱和度和分布状况，为油田