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稳定渗流作用下加筋土加固非饱和土边坡能量分析 预览
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作者 杜修力 《中南大学学报:英文版》 SCIE EI CAS CSCD 2019年第7期1769-1779,共11页
实际状态下的土体一般是非饱和的。基于极限分析理论,本文开展了稳定渗流作用下加筋土加固非饱和土边坡的稳定性分析。借助有效应力法对基质吸力引起的表观黏聚力功率进行了计算,从边坡稳定的能量平衡方程中推导出了维持边坡稳定的所需... 实际状态下的土体一般是非饱和的。基于极限分析理论,本文开展了稳定渗流作用下加筋土加固非饱和土边坡的稳定性分析。借助有效应力法对基质吸力引起的表观黏聚力功率进行了计算,从边坡稳定的能量平衡方程中推导出了维持边坡稳定的所需黏聚力和稳定性系数,并编制了最优化程序来捕捉稳定性系数最优解。文章进行对比分析以验证本文所采用方法的有效性,其后采用参数响应分析的手段以探讨土体类型、渗流速率、加固强度以及土体基质吸力对边坡稳定性的影响。为方便初步设计使用,文章最后给出了一系列的稳定性系数最优解。 展开更多
关键词 非饱和土 加筋土边坡 稳定性分析 稳定渗流
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非线性准则下三维加筋边坡稳定性的上限分析 被引量:1
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作者 侯超群 邓欣 +2 位作者 孙志彬 DIAS D 《中国公路学报》 CSCD 北大核心 2018年第2期124-132,共9页
为了研究非线性摩尔-库仑破坏准则下的三维加筋边坡在均匀加筋和三角形加筋2种加筋模式下的稳定性,采用极限分析上限理论,构建加筋边坡破坏的三维破坏机构,推导不同加筋模式下的筋材内能耗散方程,并根据上限定理将三维加筋边坡的稳定性... 为了研究非线性摩尔-库仑破坏准则下的三维加筋边坡在均匀加筋和三角形加筋2种加筋模式下的稳定性,采用极限分析上限理论,构建加筋边坡破坏的三维破坏机构,推导不同加筋模式下的筋材内能耗散方程,并根据上限定理将三维加筋边坡的稳定性问题转化为显式优化问题,得到三维边坡稳定性指标的计算公式。采用MATLAB软件计算,将结果与已有研究成果进行比较,验证了所提出计算方法的正确性,并进一步讨论了非线性参数m、宽高比B/H、不同加筋模式以及不同加筋强度k0对三维边坡稳定性的影响。结果表明:稳定性系数Ns随着m的增加而非线性减小,在坡角较小(不大于60°)的情况下,m对边坡稳定性系数Ns的影响较大,边坡的非线性特性比较明显;稳定性系数Ns随着B/H的增加而减小,在B/H〈5尤其B/H〈2时,稳定性系数下降速率较快,B/H越接近10时稳定性系数逐渐趋于稳定;三角形加筋模式的加固效果优于均匀加筋模式,稳定系数性Ns随着加筋强度k0的增加而线性增大,但变化规律并不显著。在实际工程中,建议B/H较小时,要对加筋边坡进行三维分析以符合工程实际;坡角较小时需要考虑土体的非线性破坏特征,选取合适的非线性参数可避免不安全的设计;在工程条件允许的情况下,优先选择三角形加筋模式进行边坡加固。 展开更多
关键词 道路工程 三维稳定性分析 极限分析 三维边坡 加筋边坡 非线性破坏准则 稳定性系数
Energy analysis of rock plug thickness in karst tunnels based on non-associated flow rule and nonlinear failure criterion 预览
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作者 杨子汉 张睿 +1 位作者 杨小礼 《中南大学学报:英文版》 SCIE EI CAS CSCD 2017年第12期2940-2950,共11页
The geological hazards, such as water inrush and mud outburst, are easily induced by the high water pressure caverns ahead of a karst tunnel face. Therefore, it is a pivotal issue to determine the reserved thickness o... The geological hazards, such as water inrush and mud outburst, are easily induced by the high water pressure caverns ahead of a karst tunnel face. Therefore, it is a pivotal issue to determine the reserved thickness of rock plug during the construction of tunnels. The limit analysis principle is employed to analyze the safe thickness from the point of energy dissipation, and the nonlinear and non-associated characteristics of geotechnical materials are both considered. On the basis of a plane failure pattern of rock plug,the expressions of detaching curve and rock plug thickness are derived. The effect of each parameter on the safe thickness of rock plug is discussed in detail, which interprets the corresponding failure scope of rock plug. The obtained results indicate that the thickness of rock plug is highly influenced by the nonlinear dilatancy coefficient and the nonlinear coefficient. The proposed method is validated by a comparison of the calculated results with those of the engineering project of the “526 karst cavern” of Yunwushan tunnel. This proposed method can provide reference basis for the design and excavation of karst tunnels in the future. 展开更多
关键词 KARST TUNNEL water inrush safe thickness of rock plug upper BOUND theorem nonlinear failure CRITERION non-assoc flow RULE
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圆形隧道环向存在隐伏充填溶腔时防突岩墙的上限稳定性分析 预览 被引量:1
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作者 杨子汉 李永鑫 +1 位作者 肖海波 《湖南大学学报:自然科学版》 CSCD 北大核心 2017年第5期122-131,共10页
岩溶隧道施工中遭遇高压充填溶腔时,若防突岩墙的稳定性不足易造成突水突泥等地质灾害.因此基于极限分析原理提出了一种分析防突岩墙稳定性的研究思路.针对隧道环向遭遇隐伏充填溶腔的工况,利用广义切线法获得Hoek-Brown非线性破坏... 岩溶隧道施工中遭遇高压充填溶腔时,若防突岩墙的稳定性不足易造成突水突泥等地质灾害.因此基于极限分析原理提出了一种分析防突岩墙稳定性的研究思路.针对隧道环向遭遇隐伏充填溶腔的工况,利用广义切线法获得Hoek-Brown非线性破坏准则的转化强度参数,构建了岩墙二维计算模型.并结合上限原理与强度折减技术,将安全系数引入能耗分析过程,达到了表征防突岩墙稳定性的目的.最后,通过优化分析,探讨了岩墙安全系数随各参数的响应情况.研究结果表明:除围岩重度参数外,岩墙厚度、溶腔充填物压力、隧道支护压力、圆形隧道断面直径、单轴抗压强度、Hoek-Brown常数等,都对岩墙安全系数的变化影响显著.此外,将方法应用至“宜万铁路”、“忠垫高速”和“恩来高速”的岩溶隧道中,良好的结果验证了方法的可行性. 展开更多
关键词 隐伏溶腔 防突岩墙 上限原理 强度折减技术 安全系数 HOEK-BROWN准则
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基于上限原理的两种岩溶隧道岩墙厚度计算方法 被引量:4
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作者 杨子汉 杨小礼 +2 位作者 李永鑫 孙志彬 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第3期801-809,共9页
岩溶隧道掌子面附近的高压富水溶腔易造成突水、突泥地质灾害,在施工中确定合适的岩墙厚度是一个亟待解决的技术问题。基于极限分析上限原理提出了两种新的岩墙厚度计算思路,即线性Mohr-Coulomb准则方法与非线性Hoek-Brown准则方法。根... 岩溶隧道掌子面附近的高压富水溶腔易造成突水、突泥地质灾害,在施工中确定合适的岩墙厚度是一个亟待解决的技术问题。基于极限分析上限原理提出了两种新的岩墙厚度计算思路,即线性Mohr-Coulomb准则方法与非线性Hoek-Brown准则方法。根据构建的相应三维破坏模式,推导演绎了计算步骤,最终得到了这两种方法的岩墙厚度表达式。采用线性Mohr-Coulomb方法计算了Ⅰ~Ⅴ级围岩下的岩墙安全厚度。结果表明:随着围岩等级的逐级降低,即黏聚力、内摩擦角的减小,岩墙厚度在不断增大。对于非线性Hoek-Brown方法则分析了各个参数对岩墙厚度的影响,并根据计算结果绘制了岩墙的破坏形状与范围;同时,给出了Hoek-Brown常数A、B的建议取值,即围岩Ⅰ至Ⅵ级、岩性条件从好至坏,分别建议A取0.5~0.3,B取0.7~0.9。应用这两种方法分别计算了宜万铁路云雾山隧道与野三关隧道溶腔的预留岩墙厚度,与工程实际吻合良好,从而验证了方法的可行性。这两种计算方法可为今后高风险岩溶地区隧道的设计与施工提供参考。 展开更多
关键词 岩溶隧道 岩墙厚度 极限分析原理 突水突泥 Mohr-Coulomb线性准则 Hoek-Brown非线性准则
二级边坡稳定性的三维分析 预览
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作者 唐承铁 龙泽祥 《铁道科学与工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2016年第10期1940-1944,共5页
通过构建一个三维破坏机制,基于线性MC准则和极限分析法,对边坡高度H的解析解进行推导,采用“穷举法”进行优化计算,得到二级边坡的稳定系数,并与Michalowski的研究成果比较分析,从而验证解的有效性。研究结果表明:边坡的稳定系... 通过构建一个三维破坏机制,基于线性MC准则和极限分析法,对边坡高度H的解析解进行推导,采用“穷举法”进行优化计算,得到二级边坡的稳定系数,并与Michalowski的研究成果比较分析,从而验证解的有效性。研究结果表明:边坡的稳定系数不仅与倾斜角和内摩擦角有关,还与深度系数及宽高比有关。 展开更多
关键词 二级边坡 三维破坏机构 线性MC准则 极限分析 穷举法
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Upper bound analysis for deep tunnel face with joined failure mechanism of translation and rotation 预览 被引量:1
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作者 杜佃春 杨子汉 《中南大学学报:英文版》 SCIE EI CAS CSCD 2015年第11期4310-4317,共8页
A joined failure mechanism of translation and rotation was proposed for the stability analysis of deep tunnel face, and the upper bound solution of supporting force of deep tunnel was calculated under pore water press... A joined failure mechanism of translation and rotation was proposed for the stability analysis of deep tunnel face, and the upper bound solution of supporting force of deep tunnel was calculated under pore water pressure. The calculations were based on limit analysis method of upper bound theory, with the employment of non-associated Mohr-Coulomb flow rule. Nonlinear failure criterion was adopted. Optimized analysis was conducted for the effects of the tunnel depth, pore water pressure coefficient, the initial cohesive force and nonlinear coefficient on supporting force. The upper bound solutions are obtained by optimum method. Results are listed and compared with the previously published solutions for the verification of correctness and effectiveness. The failure shapes are presented, and results are discussed for different pore water pressure coefficients and nonlinear coefficients of tunnel face. 展开更多
关键词 DEEP TUNNEL UPPER BOUND translation and ROTATION w
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Energy analysis of face stability of deep rock tunnels using nonlinear Hoek-Brown failure criterion 预览
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作者 张佳华 李永鑫 《中南大学学报:英文版》 SCIE EI CAS CSCD 2015年第8期3079-3086,共8页
The nonlinear Hoek-Brown failure criterion was introduced to limit analysis by applying the tangent method. Based on the failure mechanism of double-logarithmic spiral curves on the face of deep rock tunnels, the anal... The nonlinear Hoek-Brown failure criterion was introduced to limit analysis by applying the tangent method. Based on the failure mechanism of double-logarithmic spiral curves on the face of deep rock tunnels, the analytical solutions of collapse pressure were derived through utilizing the virtual power principle in the case of pore water, and the optimal solutions of collapse pressure were obtained by using the optimization programs of mathematical model with regard of a maximum problem. In comparison with existing research with the same parameters, the consistency of change rule shows the validity of the proposed method. Moreover, parametric study indicates that nonlinear Hoek-Brown failure criterion and pore water pressure have great influence on collapse pressure and failure shape of tunnel faces in deep rock masses, particularly when the surrounding rock is too weak or under the condition of great disturbance and abundant ground water, and in this case, supporting measures should be intensified so as to prevent the occurrence of collapse. 展开更多
关键词 HOEK-BROWN准则 岩石隧道 深部岩体 非线性 能量分析 开挖面 孔隙水压力 稳定
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Energy analysis of stability of twin shallow tunnels based on nonlinear failure criterion 预览
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作者 张佳华 张标 《中南大学学报:英文版》 SCIE EI CAS 2014年第12期4669-4676,共8页
Based on nonlinear Mohr-Coulomb failure criterion, the analytical solutions of stability number and supporting force on twin shallow tunnels were derived using upper bound theorem of limit analysis. The optimized solu... Based on nonlinear Mohr-Coulomb failure criterion, the analytical solutions of stability number and supporting force on twin shallow tunnels were derived using upper bound theorem of limit analysis. The optimized solutions were obtained by the technique of sequential quadratic programming. When nonlinear coefficient equals 1 and internal friction angle equals 0, the nonlinear Mohr-Coulomb failure criterion degenerates into linear failure criterion. The calculated results of stability number in this work were compared with previous results, and the agreement verifies the effectiveness of the present method. Under the condition of nonlinear Mohr-Coulomb failure criterion, the results show that the supporting force on twin shallow tunnels obviously increases when the nonlinear coefficient, burial depth, ground load or pore water pressure coefficients increase. When the clear distance is 0.5to 1.0 times the diameter of tunnel, the supporting force of twin shallow tunnels reaches its maximum value, which means that the tunnels are the easiest to collapse. While the clear distance increases to 3.5 times the diameter of tunnel, the calculation for twin shallow tunnels can be carried out by the method for independent single shallow tunnel. Therefore, 3.5 times the diameter of tunnel serves as a critical value to determine whether twin shallow tunnels influence each other. In designing twin shallow tunnels,appropriate clear distance value must be selected according to its change rules and actual topographic conditions, meanwhile, the influences of nonlinear failure criterion of soil materials and pore water must be completely considered. During the excavation process, supporting system should be intensified at the positions of larger burial depth or ground load to avoid collapses. 展开更多
关键词 非线性破坏准则 浅埋隧道 能源分析 稳定性 非线性系数 埋藏深度 地面荷载 支撑力
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盾构隧道开挖面支护力上限分析 预览 被引量:11
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作者 潘秋景 《铁道科学与工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2014年第4期80-84,共5页
盾构在掘进的过程中,必须确保隧道开挖面前方土体的稳定。将隧道沿纵向简化成平面应变情况,利用双对数螺旋线破坏模式,基于极限分析上限定理,对隧道开挖面前方土体的主动破坏形式进行研究。将盾构机作用在开挖面上的支护力视为均布荷载... 盾构在掘进的过程中,必须确保隧道开挖面前方土体的稳定。将隧道沿纵向简化成平面应变情况,利用双对数螺旋线破坏模式,基于极限分析上限定理,对隧道开挖面前方土体的主动破坏形式进行研究。将盾构机作用在开挖面上的支护力视为均布荷载,得到支护力的上限解,利用Matlab软件编程求解该上限解的最优解,讨论各参数对破坏模式形状和支护力大小的影响。研究结果表明:破坏模式的形状由内摩擦角φ决定;随着黏聚力c和内摩擦角φ的增大,隧道的支护反力σt减小。 展开更多
关键词 盾构隧道 开挖面 对数螺旋线 支护力
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基于非线性破坏准则的浅埋偏压隧道稳定性分析 预览 被引量:3
11
作者 张佳华 杨小礼 +2 位作者 张标 杨子汉 《华南理工大学学报:自然科学版》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第8期97-103,121共8页
根据虚功率原理,从能量的角度出发,对浅埋偏压隧道的稳定性系数和支护力进行求解,并且对计算结果进行对比与分析.结果表明:在线性破坏准则下,稳定性系数的计算结果与已有的研究成果基本一致,最大误差小于10%,验证了文中计算方法的正确... 根据虚功率原理,从能量的角度出发,对浅埋偏压隧道的稳定性系数和支护力进行求解,并且对计算结果进行对比与分析.结果表明:在线性破坏准则下,稳定性系数的计算结果与已有的研究成果基本一致,最大误差小于10%,验证了文中计算方法的正确性;在非线性破坏准则下,岩土材料的非线性破坏准则、隧道的埋深与地面坡角、地表荷载以及孔隙水等不利因素对支护力有较大的影响.文中还给出了不同参数值所对应的破坏面的位置,为浅埋偏压隧道的支护设计提供了理论依据. 展开更多
关键词 非线性破坏准则 浅埋偏压隧道 上限定理 稳定性系数 支护力 地面坡角 破坏模式
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