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非圆形隧洞收敛-约束特征曲线的数值求解方法 预览
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作者 周辉 郑俊 +3 位作者 张传庆 胡大伟 高阳 杨凡杰 《湖南大学学报:自然科学版》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第5期103-114,共12页
利用应力释放法原理,在收敛-约束解析法基础上,提出了适合任意断面隧洞的收敛-约束特征曲线数值求解方法,通过与收敛-约束解析法对比验证该方法的有效性,并与常用的数值方法进行对比,最后对收敛-约束特征曲线数值求解方法的计算误差进... 利用应力释放法原理,在收敛-约束解析法基础上,提出了适合任意断面隧洞的收敛-约束特征曲线数值求解方法,通过与收敛-约束解析法对比验证该方法的有效性,并与常用的数值方法进行对比,最后对收敛-约束特征曲线数值求解方法的计算误差进行分析.研究结果表明:收敛-约束特征曲线数值求解方法适合非圆形隧洞,由于通过施加节点支撑反力实现应力释放,该方法同样适合应力状态复杂的隧洞;以滇中引水工程为例,将收敛-约束特征曲线数值求解方法与收敛-约束解析法的计算结果进行对比,验证了收敛-约束特征曲线数值求解方法的有效性;收敛-约束特征曲线数值求解方法计算结果存在一定的误差,其整体相对误差小于10%.收敛-约束特征曲线数值求解方法的适用性更加广泛,可为隧洞工程的初期支护优化设计及安全性评价提供参考,具有一定的工程应用价值. 展开更多
关键词 收敛-约束法 隧洞 应力释放法 围岩特征曲线 不平衡力 应力分布
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深埋隧洞围岩大变形与支护结构力学特性研究 预览
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作者 张勇 平扬 +2 位作者 蒋志坚 卢文斌 张聪 《河南科学》 2018年第6期880-886,共7页
针对软岩地区深埋隧洞建设过程中发生的围岩与衬砌结构之间变形量大、让压能力差、持续时间长等问题,采用"收敛-约束"法、数值模拟等综合手段,对目前塑性材料充填复合衬砌的实际应用效果、围岩和支护结构的变形情况进行研究,以确定对... 针对软岩地区深埋隧洞建设过程中发生的围岩与衬砌结构之间变形量大、让压能力差、持续时间长等问题,采用"收敛-约束"法、数值模拟等综合手段,对目前塑性材料充填复合衬砌的实际应用效果、围岩和支护结构的变形情况进行研究,以确定对围岩稳定性有利的支护结构.结果表明,塑性材料充填复合衬砌能够适应更大的围岩变形量,吸收一定的围岩应变能和适应围岩的变形,并起到对二次衬砌结构的保护作用,在一定程度上能提供足够的支护力以保持围岩的稳定. 展开更多
关键词 深埋隧洞 塑性材料 复合衬砌 特性曲线 支护结构 数值模拟
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基于超前加固的深埋隧道围岩力学特性研究 预览 被引量:6
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作者 孙振宇 张项立 +2 位作者 房倩 台启民 于富才 《工程力学》 CSCD 北大核心 2018年第2期92-104,共13页
为了提高隧道施工过程中开挖面及围岩的稳定性,超前加固措施得到了广泛应用,而如何正确评价围岩加固后的力学特性对隧道围岩稳定性判别和支护结构设计是极其重要的。为研究超前加固条件下隧道围岩的力学行为,将深埋圆形隧道简化为静... 为了提高隧道施工过程中开挖面及围岩的稳定性,超前加固措施得到了广泛应用,而如何正确评价围岩加固后的力学特性对隧道围岩稳定性判别和支护结构设计是极其重要的。为研究超前加固条件下隧道围岩的力学行为,将深埋圆形隧道简化为静水压力作用下的平面应变模型,引入等效加固区来体现超前加固的效果,提出了考虑超前加固的隧道围岩力学分析模型。基于广义Hoek-Brown屈服准则和非关联流动法则,在对塑性区可能的分布情况进行分析的基础上,对全断面加固方式下围岩位移、应力和塑性区半径进行了理论推导,通过与实测值和数值计算结果进行对比,验证了该文方法的正确性和合理性,并通过与传统方法进行比较,进一步探讨了该文公式在支护设计中的工程意义。研究表明,该文计算结果与实测值和数值计算结果基本吻合,且在指导支护设计时比传统方法更具优越性。该文研究成果更好地反映了超前加固措施对于围岩的作用效果,为超前加固的定量化设计提供理论依据,研究成果可为全断面加固方式下隧道工程的支护设计及安全性评价提供参考。 展开更多
关键词 超前加固 深埋隧道 力学分析模型 Hoek—Brown准则 围岩特性曲线
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基于收敛–约束原理的地下结构稳定性分析 被引量:11
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作者 苏永华 刘少峰 +1 位作者 王凯旋 梁斌 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第11期2002-2009,共8页
基于Hoek-Brown岩体失效准则,根据开挖空间围岩变形压力与收敛的关系,导出了圆形隧道围岩荷载计算公式,然后利用隧道非规则断面等价圆算法,将其拓展成任意断面隧道围岩荷载确定方法。在分别建立起锚杆、喷射混凝土及钢拱架等支护单元特... 基于Hoek-Brown岩体失效准则,根据开挖空间围岩变形压力与收敛的关系,导出了圆形隧道围岩荷载计算公式,然后利用隧道非规则断面等价圆算法,将其拓展成任意断面隧道围岩荷载确定方法。在分别建立起锚杆、喷射混凝土及钢拱架等支护单元特征函数的基础上,基于并联模型导出了锚喷组合支护结构刚度、抗力计算公式。根据开挖面的空间效应建议了支护特征曲线起点确定方法。利用上述成果,结合收敛–约束原理构建了支护结构稳定性系数计算方法,克服了基于岩体分级类比的地下结构支护设计方法不能定量评价其安全程度的缺陷。通过案例分析,示范了所构建方法的操作和运行过程,并初步验证了其有效性。 展开更多
关键词 HOEK-BROWN准则 地层特征曲线 支护特征曲线 收敛?约束原理 稳定性系数
Compatibility of the Support System Consisting of Yielding Elements and Shotcrete Lining in Highly Faulted Grounds 预览
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作者 Tina Marolt Cebasek Jakob Likar 《土木工程与建筑:英文版》 2014年第11期1457-1466,共10页
关键词 设计支持系统 喷射混凝土 混凝土衬砌 元素 屈服 兼容性 组成 地质力学模型
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考虑中间主应力与约束损失的深埋圆形隧道围岩特征曲线分析 预览 被引量:1
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作者 黄清祥 林从谋 +1 位作者 黄逸群 林大炜 《华侨大学学报:自然科学版》 CAS 北大核心 2014年第5期587-591,共5页
提出基于统一强度理论和非相关联流动法则,推导同时考虑中间主应力和约束损失两种因素作用下的围岩弹塑性应力-位移解析解.结合算例,分析中间主应力和约束损失对围岩特征曲线的影响规律.结果表明:考虑中间主应力的影响,能够充分发挥围... 提出基于统一强度理论和非相关联流动法则,推导同时考虑中间主应力和约束损失两种因素作用下的围岩弹塑性应力-位移解析解.结合算例,分析中间主应力和约束损失对围岩特征曲线的影响规律.结果表明:考虑中间主应力的影响,能够充分发挥围岩的强度;考虑约束损失的影响,计算得到的围岩塑性区径向位移值减小,说明在利用围岩特征曲线进行支护设计时,同时考虑以上两种因素,能够取得较好的经济效益. 展开更多
关键词 隧道工程 围岩特征曲线 统一强度理论 约束损失 中间主应力
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大变形锚杆-围岩耦合模型及其计算方法 被引量:2
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作者 王刚 吴学震 +1 位作者 蒋宇静 黄娜 《岩土力学》 EI CSCD 北大核心 2014年第3期887-895,共9页
在矿山、水利、交通等工程领域中大变形锚杆已经获得了广泛的认可和应用,而相应理论水平落后于工程实践的现状则限制了大变形锚杆支护技术的进一步发展。针对大变形锚杆的力学及变形特性,提出了一种锚杆-围岩耦合作用结构模型,并基... 在矿山、水利、交通等工程领域中大变形锚杆已经获得了广泛的认可和应用,而相应理论水平落后于工程实践的现状则限制了大变形锚杆支护技术的进一步发展。针对大变形锚杆的力学及变形特性,提出了一种锚杆-围岩耦合作用结构模型,并基于塑性增量理论,从锚杆-围岩相互作用的角度,提出了大变形锚杆加固岩体的求解方法,推导了加锚岩体的平衡方程、位移协调方程和锚杆响应方程。在Visual Basic开发环境中编制有限差分计算程序,利用龙格库塔法求得了大变形锚杆-围岩耦合模型的半解析解,并通过数值模拟验证了理论模型的有效性。基于上述理论模型和计算方法,不仅可以计算得到大变形锚杆轴力和剪应力分布情况,定量分析其支护效应,还可以系统地求得加锚岩体的地层响应曲线及锚杆自身的响应曲线,对于地下工程中大变形锚杆的支护设计有基础性指导意义。 展开更多
关键词 大变形锚杆 耦合模型 支护设计 地层响应曲线
基于统一强度理论的深埋圆形岩石隧道收敛限制分析 被引量:24
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作者 张常光 赵均海 张庆贺 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第1期 110-114,共5页
基于统一强度理论和非关联流动法则,考虑中间主应力、围岩软化、剪胀和塑性区较小弹性模量等综合影响,推导了深埋圆形岩石隧道围岩特征曲线解析新解。采用较合理的Vlachopoulos公式确定隧道纵向位移释放系数,利用收敛限制法对比两种... 基于统一强度理论和非关联流动法则,考虑中间主应力、围岩软化、剪胀和塑性区较小弹性模量等综合影响,推导了深埋圆形岩石隧道围岩特征曲线解析新解。采用较合理的Vlachopoulos公式确定隧道纵向位移释放系数,利用收敛限制法对比两种支护起始位置方法下支护压力的差异。研究结果表明:统一强度理论参数对围岩特征曲线和隧道纵向变形曲线的影响显著,考虑中间主应力效应可以更加充分发挥围岩的强度潜能,塑性区弹性模量和剪胀参数对围岩特征曲线的影响显著,不同支护起始位置方法确定的支护压力差异明显。 展开更多
关键词 围岩特征曲线 隧道纵向变形曲线 支护压力 统一强度理论 中间主应力 剪胀
Influences of strain softening and seepage on elastic and plastic solutions of circular openings in nonlinear rock masses 预览 被引量:9
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作者 杨小礼 黄阜 《中南大学学报:英文版》 SCIE EI CAS 2010年第3期 621-627,共7页
就紧张弄软的影响而言,应力,排水量,塑料弄软区域半径和塑料剩余区域半径的答案在受到渗出物的非线性的岩石群众中为圆形的洞被导出。光线的压力分发曲线,地面反应曲线,和关系在弄软区域半径并且处于三个不同条件支持力量的塑料之... 就紧张弄软的影响而言,应力,排水量,塑料弄软区域半径和塑料剩余区域半径的答案在受到渗出物的非线性的岩石群众中为圆形的洞被导出。光线的压力分发曲线,地面反应曲线,和关系在弄软区域半径并且处于三个不同条件支持力量的塑料之间弯分别地被拉。从在不同条件的这些结果之中的比较,当支持的力量是一样时,它被发现那,就渗出物并且紧张弄软而言的隧道墙的排水量是 85.71% 比那大唯一的考虑渗出物。在在 6.6 m 的 0.95 m 和塑料弄软区域半径的光线的排水量的增加价值证明弄软的渗出物和紧张在弄软岩石群众的紧张在圆形的开始稳定性上有最相反的效果。 展开更多
关键词 非线性渗流 应变软化 岩体稳定 圆形 渗水 塑料 应力分布曲线 弹性
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考虑渗透力和原始Hoek-Brown屈服准则时圆形洞室解析解 预览 被引量:11
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作者 黄阜 杨小礼 《岩土力学》 EI CSCD 北大核心 2010年第5期 1627-1632,共6页
采用原始Hoek-Brown非线性屈服准则,推导了渗透力作用下圆形洞室弹塑性解析表达式。根据解析公式,绘制了渗透力作用下基于原始Hoek-Brown屈服准则的围岩特性曲线、塑性区半径与洞壁支护力关系曲线、塑性区半径与围岩自重应力关系曲线,... 采用原始Hoek-Brown非线性屈服准则,推导了渗透力作用下圆形洞室弹塑性解析表达式。根据解析公式,绘制了渗透力作用下基于原始Hoek-Brown屈服准则的围岩特性曲线、塑性区半径与洞壁支护力关系曲线、塑性区半径与围岩自重应力关系曲线,并与基于Mohr-Coulomb屈服准则以及不考虑渗透力的图形进行了对比研究,研究表明:应用原始Hoek-Brown屈服准则求出的洞室径向位移和塑性区半径都大于应用Mohr-Coulomb屈服准则求出的结果;在围岩情况较好的条件下基于原始Hoek-Brown屈服准则计算的塑性区半径远大于基于Mohr-Coulomb屈服准则算出的值;渗流效应对地下洞室的塑性区半径和洞壁径向位移的影响十分显著。 展开更多
关键词 屈服准则 渗流 解析解 围岩特性曲线
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渗流效应对基于广义非线性屈服准则洞室弹塑性解的影响 预览 被引量:5
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作者 黄阜 杨小礼 《中南大学学报:自然科学版》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第6期 1737-1743,共7页
考虑渗流效应,基于广义Hoek-Brown非线性屈服准则,推导出圆形洞室围岩塑性区半径、洞壁径向位移和洞室周边径向应力的数值解。绘制在考虑渗流的情况下和基于广义Hoek-Brown屈服准则的不同围岩条件下,圆形洞室内外水头差h与R/e(R为塑性... 考虑渗流效应,基于广义Hoek-Brown非线性屈服准则,推导出圆形洞室围岩塑性区半径、洞壁径向位移和洞室周边径向应力的数值解。绘制在考虑渗流的情况下和基于广义Hoek-Brown屈服准则的不同围岩条件下,圆形洞室内外水头差h与R/e(R为塑性区半径,e为洞室半径)的关系曲线、围岩特性曲线和径向应力的分布曲线。研究结果表明:在水头差相同时,位于较差围岩中洞室的塑性区比位于较好围岩中洞室的塑性区发展快;在支护力相同时,支护结构对处于较差围岩中的圆形洞室洞壁位移约束效果较差;在围岩质量较差时,渗流效应对圆形洞室径向应力的影响比围岩质量较好时的影响大。 展开更多
关键词 广义Hoek-Brown屈服准则 渗流效应 塑性区半径 水头差 围岩特性曲线
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围岩-支护作用机制评述及其流变变形机制概念模型的建立与分析 预览 被引量:39
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作者 侯公羽 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第A02期 3618-3629,共12页
岩石地下工程支护理论的核心问题是围岩-支护相互作用机制。首先,分析卡斯特纳方程和围岩-支护作用机制存在的缺陷和错误,包括:(1)模型对支护反力的产生及其支护时机、加载路径等力学处理不具有工程实际意义。(2)由卡氏方程和弹... 岩石地下工程支护理论的核心问题是围岩-支护相互作用机制。首先,分析卡斯特纳方程和围岩-支护作用机制存在的缺陷和错误,包括:(1)模型对支护反力的产生及其支护时机、加载路径等力学处理不具有工程实际意义。(2)由卡氏方程和弹塑性公式推导的围岩特性曲线在工程实际中不存在,因此也不存在与支护结构的支护特性曲线相交的可能性。(3)将围岩特性曲线和支护特性曲线相交求解围岩-支护相互作用的平衡点存在概念及逻辑上的错误。然后,建立基于流变变形的围岩-支护相互作用机制的概念模型。最后,应用流变机制概念模型对工程实例进行计算,推演围岩与支护的相互作用过程,从理论上证实混凝土结构在一定条件下支护软岩巷道是可以的。提出的流变机制概念模型,既可以对围岩-支护相互作用给出定性解释,也可以应用于岩石地下工程的设计,理论基础可靠,能够应用于工程实践。 展开更多
关键词 岩石力学 围岩-支护作用机制 弹塑性变形 流变变形:围岩特性曲线 支护特性曲线
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山岭隧道堵水限排围岩力学特性分析 预览 被引量:21
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作者 王秀英 谭忠盛 +1 位作者 王梦恕 张弥 《岩土力学》 EI CSCD 北大核心 2008年第1期 75-80,共6页
为了尽可能减少隧道长期大量排水带来的严重环境问题,高水位地区的深埋山岭隧道应采取“以堵为主,限量排放”即“堵水限排”的防排水设计准则。但在堵水限排情况下围岩的力学特性如何?是当前隧道衬砌结构设计急需解决的关键问题之一。... 为了尽可能减少隧道长期大量排水带来的严重环境问题,高水位地区的深埋山岭隧道应采取“以堵为主,限量排放”即“堵水限排”的防排水设计准则。但在堵水限排情况下围岩的力学特性如何?是当前隧道衬砌结构设计急需解决的关键问题之一。首次建立了山岭隧道堵水限排情况下围岩力学特性分析的解析模型并进行了理论推导,分析了不同排水工况下围岩力学特性的变化并绘制了相应的围岩特征曲线,为堵水限排衬砌结构设计提供了理论依据。 展开更多
关键词 高水位山岭隧道 堵水限排 围岩力学特性 特征曲线
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隧道围岩特性曲线数值模拟与分析 预览 被引量:22
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作者 张素敏 宋玉香 朱永全 《岩土力学》 EI CSCD 北大核心 2004年第3期 455-458,共4页
由于围岩特性曲线中只有圆形坑道才有解析解,对马蹄形坑道只能近似地将其转换成圆形,加上其它因素,如围岩原始数据、原始应力场、初始位移等的确定问题,使得特征曲线法在一般衬砌设计,特别是衬砌标准图设计中难以应用,笔者采用弹... 由于围岩特性曲线中只有圆形坑道才有解析解,对马蹄形坑道只能近似地将其转换成圆形,加上其它因素,如围岩原始数据、原始应力场、初始位移等的确定问题,使得特征曲线法在一般衬砌设计,特别是衬砌标准图设计中难以应用,笔者采用弹塑性有限元方法绘制了不同埋深、各种围岩级别下的铁路标准设计单、双线毛洞的围岩特征曲线,得出不同围岩级别、不同埋深、不同洞形和尺寸下围岩特性曲线的变化规律。对特性曲线法在隧道衬砌设计中的应用有实际意义。 展开更多
关键词 围岩特性曲线 隧道 稳定性 有限元法 收敛—约束法
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非圆形地下洞室地层特征曲线近似构建法 预览 被引量:2
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作者 张盼凤 苏永华 +2 位作者 王凯旋 罗正东 贺炜 《水文地质工程地质》 CAS CSCD 北大核心 2015年第2期52-58,共7页
弹塑性地层特征曲线完整地描述了围岩对开挖的响应特征,是地下洞室稳定性分析及支护设计的关键,但目前仅圆形洞室具有完整的地层特征曲线解析形式,非圆形洞室需要通过复杂的数值方法拟合。为提高非圆形洞室计算效率,拓展解析法的适用范... 弹塑性地层特征曲线完整地描述了围岩对开挖的响应特征,是地下洞室稳定性分析及支护设计的关键,但目前仅圆形洞室具有完整的地层特征曲线解析形式,非圆形洞室需要通过复杂的数值方法拟合。为提高非圆形洞室计算效率,拓展解析法的适用范围,文中基于等代圆理论探讨了非圆形洞室近似解析地层特征曲线的构建方法。首先,利用数值分析,得到地下工程中常见非圆形断面在不同跨高比条件下,洞室周边围岩压力与变形的关系,建立基于数值分析结果的地层特征曲线;然后,基于和数值分析相同的初始条件,建立各种等代圆方法对应的近似地层特征曲线;最后,通过对比及相关影响因素分析,揭示不同工况下各种等代圆方法的适用性,为构建非圆形断面地下洞室地层特征曲线的最佳近似解析形式提供了一条简便有效的途径。 展开更多
关键词 地层特征曲线(GRC) 非圆形洞室 等代圆方法 适用性
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