Возведение шахтного ствола и квершлага

[1/67]
Bridging Your Innovations to Realities
Midas GTS
Возведение шахтного
ствола и квершлага

[2/67]
midas GTS. Возведение шахтного ствола
Этапы создания расчетной модели и выполнение расчета
1. Задание свойств материалов
2. Геометрическое моделирование
3. Создание сеток конечных элементов
4. Задание граничных условий
5. Расчет
6. Анализ результатов расчета
GTS

[3/67]
Geotechnical & Tunnel analysis SystemОбзор задачи
Нелинейные модели материалов (MC)
Создание туннельной обделки
Создание анкерной (нагельной) крепи
Обделка и
анкеры
(нагели)
Алевролиты
Суглинок
Стадии выемки
грунта (захватки)
Скальные и
полускальн
ые грунты

[4/67]
Geotechnical & Tunnel analysis SystemСвойства
Название Attribute
(ID)
Type
Название Material
(ID)
Название Property
(ID)
Skalnie grunti (1) Solid Skalnie grunti mat. (1)
Alevroliti (2) Solid Alevroliti mat. (2)
Suglinok (3) Solid Suglinok mat. (3)
Obdelka (4) Plane Beton (4) Obdelka sechenie (1)
Anker (nagel) (5) Line Stal (5) Sechenie ankera (1)
Attribute

[5/67]
ID 1 2 3 4 5
Name
(Название)
Skalnie grunti Alevroliti Suglinok Beton (obdelka) Anker (nagel)
Model Type
(Модель материала)
MC/Ground MC/Ground MC/Ground Elastic/Plate Elastic/Structure
Modulus of Elasticity (E) [KN/m2]
(Модуль деформации)
1,200,000 600,000 25,500 26,977,500 200,000,000
Poisson’s Ratio (ν)
(Коэффициент Пуассона)
0.27 0.27 0.35 0.20 0.30
Unit Weight(Y) [KN/m3]
(Удельный вес в естественном
состоянии)
23 21 18.4 25 78.5
Unit Weight(Saturated) [KN/m3]
(Удельный вес в
водонасыщенном состоянии)
24 22 19.5 - -
Cohesion (c) [KN/m2]
(Удельное сцепление)
70 20 21 - -
Friction Angle (φ)
(Угол внутреннего трения)
40 45 23 - -
K0
(коэффициент бокового
давления)
0.5 0.5 0.5 - -
Material

[6/67]
Structure

[7/67]
Geotechnical & Tunnel analysis SystemГеометрическое моделирование
1. Откройте файл 3D-shaft and crosscut (Start.gtb), чтобы пропустить страницы 8-11
2. File > Open

[8/67]
1. File > Project Setting
2. Project Title: Котлован
3. Model type: 3D
4. Analysis Constraint: 3D
5. Gravity Direction: Z
6. Нажмите на кнопку «Unit System» и выберите единицы измерения, как показано на
рисунке
7. Нажмите кнопку [OK]

[9/67]
1. Geometry > Curve > Create on WP > Rectangle (wire)…
2. Location: (-45,-30), Apply, <100,61> **, Apply.
3. Нажмите кнопку [Cancel]
** (): “ABS x, y”, <>: “REL dx, dy”
** Нажмите [Esc] – это альтернативный
[Cancel] способ отмены действия.

[10/67]
1. View > View point > Front…
2. Geometry > Curve > Create on WP > Tunnel (Wire)…
3. Введите данные, указанные на рисунке
4. Нажмите кнопку [OK]

[11/67]
1. Geometry > Transform > Translate …
2. Выделите все объекты расчетной схемы
3. Direction: 2 Point Vector
4. Укажите на точку 1, как указано на рисунке
5. Укажите на точку в начале координат
6. Жмем на кнопку < (расстояние высчитывается автоматически: 3.80356435566629)
7. Нажмите [Apply]
Точка 1

[12/67]
1. Жмем правой кнопкой по вкладке Geometry Set (Geometry) > New geometry set
2. Переименовываем появившуюся вкладку: выделяем вкладку > F2 > Glavnie ankera
3. Жмем правой кнопкой мыши на переименованную вкладку > Geometry set > Incl./Excl. Items > > Select
Shapes > Выделяем анкеры > Apply
4. Нажмите кнопку [Esc]
5. Отключаем видимость анкеров, убирая галочку во вкладке Geometry Set

[13/67]
Создаем связующий тоннель:
1. В древовидном окне устанавливаем
рабочую плоскость YZ (1,0,0)
2. Создаем очертание будущего тоннеля:
Tunnel section > Вводим параметры,
указанные на рисунке > Ok
3. Аналогично указанным на слайде 11
операциям переносим тоннель так,
чтобы центральная точка его дна была
расположена в начале координат

[14/67]
Создаем настройки геометрии для связующего тоннеля:
2. Переименовываем появившуюся вкладку: выделяем вновь созданную вкладку > F2 > Promegutochnie
ankeri
3. Жмем правой кнопкой мыши на переименованную вкладку > Geometry set > Incl./Excl. Items > Select
Shapes > Выделяем анкеры промежуточного тоннеля > Apply

[15/67]
1. Geometry > Generator Feature > Extrude …
2. Измените фильтр выбора на Wire (W)
3. Выберите подсвеченный элемент wire (как на рисунке)
4. Direction: Y-Axis (глобальная ось)
5. Length: 45
6. Отметьте Solid
7. Name: Gruntovaya oblast
8. Нажмите [Ok]

[16/67]
1. Аналогично экструдируем контур главного тоннеля Geometry > Generator Feature > Extrude…
3. Выберите контур главного туннеля
4. Direction: Y-Axis (глобальная ось)
5. Length: 45
7. Name: Glavniy tunnel

[17/67]
1. Аналогично экструдируем контур связующего тоннеля Geometry > Generator Feature > Extrude…
3. Выберите контур главного туннеля
4. Direction: X-Axis (глобальная ось)
5. Length: 20
7. Name: Svazuyschi tunnel

[18/67]
Создание геометрии шахтного ствола
1. Geometry > Primitive Feature > Cylinder…
2. В появившееся окно вводим параметры, аналогичные указанным на рисунке

[19/67]
Далее необходимо связать (внедрить) поверхности всех созданных элементов между собой
1. В древовидном окне отключаем видимость элементов Curve, Surface, Point
2. Geometry > Solid > Embed
3. В появившемся окне выбираем: Master Object Selected > выделяем «Gruntovaya oblast»
4. Tool Object Selected > выделяем «Glavniy tunnel»
6. Получены две фигуры, имеющие между собой общие поверхности
7. Аналогичную операцию выполняем для цилиндра

[20/67]
Далее необходимо выполнить операцию по объединению пересекающихся поверхностей связующего тоннеля с поверхностями
главного тоннеля и шахтного ствола
1. Geometry > Solid > Divide…
2. Выбираем первый объект - Gruntovaya oblast и в древовидном окне убираем галочку для отключения его видимости
3. Select Tool Serface > Выберите подсвеченный элемент Shell (как на рисунке) > Выбираем Svazuyschi tunnel > Устанавливаем
галочку на Divide Touching Faces… > в древовидном окне выбираем Glavniy tunnel и Cylinder > [Ok]

[21/67]
Моделирование заходок при разработке главного тоннеля (квершлага):
1. В древовидном окне переключаемся в рабочую плоскость XZ (0, -1, 0)
2. Geometry > Curve > Create on WP > Rectangle…
3. Устанавливаем галочку Make Face…
4. Location: (-10,14), Apply, <18,-20> , Apply.
5. Нажмите кнопку [Cancel]
6. Geometry > Transform > Translate…
7. Выбираем созданную ранее поверхность
8. Direction: Z-Axis
9. Uniform Copy > Distance: 3 > Number of Times: 14
10. [Ok]
11. Удаляем созданную ранее ближайшую поверхность: Geometry > Delete > Выделение поверхности > [Ok]

[22/67]
2. Solid to Divide: Glavniy tunnel
3. Tool surface: выбираем все созданные поверхности (14 объектов)
4. Ставим галочку на Divide Touching Faces… > Выбираем Svazuyschi tunnel и Gruntovaya oblast
5. [Ok]

[23/67]
1. В древовидном окне устанавливаем рабочую плоскость YZ (1,0,0)
2. View > View Point > Front
3. Geometry > Curve > Create on WP > Rectangle (Wire)…
4. V - Make Face
5. Location: (-8, 13), Apply, <18, -20>, Apply, [Cancel]
7. Object Shape: вновь созданная поверхность…
8. Direction: X-axis…
9. Non-uniform Copy: 9 3
10. [Ok]

[24/67]
1. Geometry > Delete > Выбираем первоначально созданную поверхность > [Ok]
3. Solid to Divide: Svazuyschi tunnel
4. Tool Surfaces: выбираем созданные ранее поверхности
5. V – Divide Touching Faces
6. Neighbor Shape: Gruntovaya oblast
7. [Ok]
8. В древовидном окне устанавливаем рабочую плоскость XY (0,0,1)

[25/67]
1. View > View Point > Normal to WP
2. Geometry > Curve > Create on WP > Rectangle (Wire)…
3. V - Make Face
4. Location: (-48, 48), <107, -55>, [Apply], [Cancel]
6. Object Shape: выбираем вновь созданную поверхность
7. Direction: Z-Axis (глобальная ось)
8. Non-Uniform Copy: 6 7 6 6 5
9. [Ok]

[26/67]
2. Solid to Divide: Gruntovaya oblast
3. Tool surface: выбираем поверхности,
указанные на рисунке (1-я и 3-я с верху)
5. Neighbor Shape: Cylinder
6. Убираем галочку у функции Delete Tool
Shape(s)
7. [Ok]
Tool surface

[27/67]
2. Solid to Divide: Cylinder
3. Tool surface: выбираем все ранее
созданные поверхности
5. Neighbor Shape: указываем элементы,
показанные на рисунке
6. V – Delete Tool Shape(s)
7. [Ok]

[28/67]
Создание анкеров (нагелей) для шахтного ствола:
1. Geometry > Curve > Create on WP > Line…
2. Location: (25, 0), [Apply], <4, 0>, [Apply], [Cancel]
3. Object Shape: выбираем созданную линию (анкер)
4. Select Revolution Axis: Z-Axis (глобальная ось)
5. V – Define Location > (20, 0, 0)
6. Non-Uniform Copy: 15 5@30
7. Preview
8. [Ok]

[29/67]
2. Переименовываем появившуюся вкладку: выделяем вкладку > F2 > Ankera shahti
3. Жмем правой кнопкой мыши на переименованную вкладку > Geometry set > Incl./Excl. Items >
> Select Shapes > Выделяем анкеры > Apply
5. Удаляем первоначально созданную линию
Deleted

[30/67]
Geotechnical & Tunnel analysis SystemСетки конечных элементов
1. Выберите все элементы типа Solid
2. Mesh > Size Control > Along Edge
3. Выбираем отрезки, указанные на рисунках
4. Seeding Method: Liner Grading (Length)
5. Вводим данные, указанные на рисунках
6. [Apply]

[31/67]
2. Выбираем отрезки, указанные на рисунке
3. Seeding Method: Liner Grading (Length)
4. Вводим данные, указанные на рисунке
5. V – Symmetric Seeding
6. [Apply]

[32/67]
2. Выбираем отрезки, указанные на рисунке
3. Seeding Method: Interval Length - 6
4. [Ok]

[33/67]
1. Mesh > Auto Mesh > Solid …
2. Выделите элементы Solid главного тоннеля
3. Element Size: 2
4. Attribute: 3: Suglinok
5. Mesh Set: Glavniy tunnel

[34/67]
2. Выделите элементы Solid шахтного ствола
3. Element Size: 2
5. Mesh Set: Shahta

[35/67]
2. Выделите элементы Solid связующего тоннеля
3. Element Size: 2
5. Mesh Set: Svazuyschi tunnel

[36/67]
2. Выделите элементы Solid грунтовой области
3. Element Size: 6
5. Mesh Set: Gruntovaya oblast

[37/67]
1. Mesh > Mesh Set > Rename …
2. Выделите элементы Solid главного тоннеля
3. Coordinate: 1st – Y
4. Order: Ascending (рост нумерации по направлению оси Y)
5. Name: Glavniy tunnel
6. Starting Suffix Number: 1

[38/67]
3. Coordinate: 1st – Z
4. Order: Descending (рост нумерации против направления оси Z)
5. Name: Shahta

[39/67]
3. Coordinate: 1st – X
4. Order: Descending (рост нумерации против направления оси Z)
5. Name: Svazuyschi tunnel

[40/67]
1. Model > Element > Extract Element…
2. В древовидном меню отключаем все созданные элементы сеток и в меню
Solid включаем все созданные тоннельные элементы
3. Выделяем элементы тоннелей
4. V – Skip Duplicated Faces
5. Attribute 4: Obdelka
6. V – Register Based-on Owner Shape

[41/67]
1. В древовидном меню отключаем все тоннельные
элементы Solid
2. Удаляем ненужные при расчетах поверхности сеток
конечных элементов: Model > Element > Delete…
3. Выделяем элементы, как показано на рисунках

[42/67]
1. Mesh > Mesh Set >
Rename …
2. Выделите элементы
Solid главного туннеля
4. Order: Ascending
5. Name: Obdelka glavn
6. Starting Suffix Number:
1

[43/67]
Rename …
2. Выделите элементы Solid
связующего туннеля
4. Order: Descending
5. Name: Obdelka svazuyschi

[44/67]
Rename …
2. Выделите элементы Solid
шахтного ствола
5. Name: Obdelka shahti

[45/67]
1. В древовидном меню в Geometry Set включаем набор геометрических элементов Glavnie
ankera
2. Mesh > Avto Mesh > Edge…
3. Выделите все элементы, соответствующие Glavnie ankera
4. Number of Divisions: 2
5. Attribute 5: Anker (nagel)

[46/67]
1. Model > Transform > Translate…
2. Выделите созданную ранее сетку анкеров главного тоннеля
3. Direction: Y
4. Non-Uniform Copy: 1,5 14@3
6. В древовидном окне удаляем созданную ранее сетку анкеров главного туннеля Auto-
Mesh(Edge)

[47/67]
2. Выделите элементы, как показано на рисунке
4. Order: Ascending
5. Name: Ankera glavn

[48/67]
1. В древовидном меню в Geometry Set включаем набор геометрических элементов
Promegutochnie ankeri
3. Выделите все элементы, соответствующие Promegutochnie ankeri

[49/67]
2. Выделите созданную ранее сетку анкеров связующего туннеля
3. Direction: X
4. Non-Uniform Copy: 7 3.5 3
6. В древовидном окне удаляем созданную ранее сетку анкеров связующего туннеля Auto-
Mesh(Edge)

[50/67]
5. Name: Ankera svazuysch

[51/67]
1. В древовидном меню в Geometry Set включаем набор геометрических элементов Ankera
shahti
3. Выделите все элементы, соответствующие Ankera shahti

[52/67]
2. Выделите созданную ранее сетку анкеров шахтного ствола
3. Direction: Z
4. Non-Uniform Copy: 3.5 6 6.5 6 5.5 4.8
6. В древовидном окне удаляем созданную ранее сетку анкеров шахтного ствола Auto-
Mesh(Edge)

[53/67]
5. Name: Ankera shahti

[54/67]
Далее необходимо удалить все лишние элементы расчетной схемы как показано на рисунках
1. Нажмите F12 > Выбор и удаление акеров , попавших внутрь туннельной конструкции

[55/67]
1.В древовидном окне во вкладке Mesh активируйте видимость всех созданных конечных элементов
2.Model > Element > Change Parameter…
3.Attribute (3D): Слой 1 > Suglinok > [Apply]; Слой 2 > Alevroliti > [Apply]; Слой 3 > Skalnie grunti > [Apply]
4.Нажмите [Ok]
Слой 1
Слой 2
Слой 3

[56/67]
Проверка правильности и качества разбиения расчетной схемы на конечные элементы
1. Mesh > Check Mesh…
2. V – Free Edge (Red) > [Apply] > в результате не должно быть выделенных ярко красным
отрезков
3. V – Free Faces (Orange) > [Apply]
4. Вращая расчетную схему обращаем внимание на наличие неточностей разбиения

[57/67]
Проверка на наличие контактных поверхностей между созданными элементами типа Solid
1. Geometry > Check > Duplicate…
2. В древовидном меню отключаем видимость всех сеток конечных элементов и включаем
видимость всех геометрических фигур
3. [Apply]
4. Контактные поверхности окрасятся в желтый цвет
5. Осмотр расчетной схемы
6. Нажмите [Cancel]

[58/67]
Проверка качества разбиения сетки конечных элементов
1. В древовидном меню включаем видимость всех сеток конечных элементов
2. Geometry > Mesh Quality…
3. [Cancel]

[59/67]
Geotechnical & Tunnel analysis SystemГраничные условия
1. Включите отображение всех сеток конечных элементов
2. Model > Boundary > Ground Support …
3. BC Set: Ground BC
4. Отметьте Consider All Mesh Sets
5. Нажмите [OK]

[60/67]
Geotechnical & Tunnel analysis SystemНагрузки
1. Model > Load > Self Weight …
2. Load Set: SW
3. Self Weight Factor Z: -1
4. Нажмите [OK]

[61/67]
Geotechnical & Tunnel analysis SystemСтадии возведения
1. Включите отображение всех сеток конечных элементов
2. Model > Construction Stage > Stage Definition Wizard…
3. Первоначально, как указано на рисунке, заполняем таблицу Set Assignment Rules
4. Нажмите [Apply Assignment Rules]
5. Проверяем правильность стадийности возведения конструкций сооружения

[62/67]
1. Model > Construction Stage > Define Construction Stage…
2. В стадии 1 (IS) устанавливаем галочку на Clear Displacement
3. Нажмите [Save]

[63/67]
1. В древовидном меню устанавливаем видимость сеток конечных элементов, относящихся
только к тоннельной конструкции
2. В окне Show Elements устанавливаем галочку на Activated
3. Просматриваем стадии возведения туннеля
4. Нажмите [Close]
IS CS 2 CS 4 CS 6 CS 8
CS 10CS 12CS 14CS 16CS 25

[64/67]
Geotechnical & Tunnel analysis SystemРасчет
1. Analysis > Analysis Case …
2. Нажмите Add
3. Name: Raschet
4. Analysis Type: Construction Stage
5. Нажмите Analysis Control
6. Нажмите Initial Stage for Stress Analysis
7. Выберите: IS
8. Отметьте K0 Condition
9. Click [OK] > [Close]

[65/67]
Geotechnical & Tunnel analysis SystemРасчет
1. Analysis > Solve…
2. Выбираем созданные ранее Analysis Case
3. Click [OK]

[66/67]
Geotechnical & Tunnel analysis SystemРезультаты
1. Вывод результатов доступен через функции, собранные
в меню Results
2. Выберите в режиме постпроцессора последнюю
стадию > Displacement > DXYZ(V)
3. Вкладка Post Command > Visualization > Clipping Plane

[67/67]
Geotechnical & Tunnel analysis SystemРезультаты
Для оценки величины продольного усилия,
возникающего в теле анкеров (нагелей) на любой из
стадий возведения сооружения в древовидном меню
выберите вкладку 1D Element Forces > Beam/Truss Fx

Возведение шахтного ствола и квершлага

Recommended

Recommended

More Related Content

Viewers also liked

Viewers also liked (7)

Similar to Возведение шахтного ствола и квершлага

Similar to Возведение шахтного ствола и квершлага (7)

Возведение шахтного ствола и квершлага