考虑局部胶结破损热力学行为的结构性黄土二元介质本构模型

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作者 王番 郅彬 +4 位作者 刘恩龙 王小婵 邓博团 李金华 张辉 《岩土力学》 北大核心 2025年第1期97-109,共13页

建立考虑局部胶结破损机制的本构模型是黄土力学核心任务之一,是解决黄土工程稳定性分析/评价的关键理论基础。基于热力学方法和岩土破损力学,建立了一个宏-细观热力学本构模型,它能够定量描述局部胶结破损的热力学行为及细观尺度应力-... 建立考虑局部胶结破损机制的本构模型是黄土力学核心任务之一,是解决黄土工程稳定性分析/评价的关键理论基础。基于热力学方法和岩土破损力学,建立了一个宏-细观热力学本构模型,它能够定量描述局部胶结破损的热力学行为及细观尺度应力-应变非均匀分布特征,提高了模型对变形的预测精度,其在数学形式上同剑桥模型类似。首先,通过热力学能量守恒定律,确定结构性黄土压缩变形过程中的结构破损功数学表达式,并发现结构性黄土局部损伤耗散的热力学行为主要来源:(1)破损集合体与未破损集合体之间的相互摩擦作用;(2)未破损集合体向破损集合体转换时,部分细观结构破损的不可逆热力学行为。基于此认识,建立了考虑胶结破损热力学行为的宏-细观本构模型框架,并通过分析结构性黄土变形机制(摩擦+胶结+破损共同作用),确定其自由能、耗散能和破损耗散能表达式;推导了一个考虑体积破损和剪切破损演化规律的损伤屈服函数及本构关系。通过所建立本构关系对已有试验数据进行预测,验证其合理性。 展开更多

关键词 结构性黄土 本构模型 局部破损 热力学 二元介质模型

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黄土地基不均匀沉降对现浇管廊影响的试验研究

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作者 邓博团 申超凡 +1 位作者 郑谢缙 付一帆 《西安建筑科技大学学报（自然科学版）》 北大核心 2024年第2期212-219,共8页

湿陷性黄土地基浸水后的不均匀沉降会使现浇管廊结构产生附加内力,造成管廊结构开裂甚至破坏,严重威胁其运营安全.为深入研究黄土地层湿陷变形对现浇管廊的影响,开展了黄土地层局部浸水湿陷的模型试验.在试验中,设定局部浸水范围,以地... 湿陷性黄土地基浸水后的不均匀沉降会使现浇管廊结构产生附加内力,造成管廊结构开裂甚至破坏,严重威胁其运营安全.为深入研究黄土地层湿陷变形对现浇管廊的影响,开展了黄土地层局部浸水湿陷的模型试验.在试验中,设定局部浸水范围,以地基浸水深度为变量,对管廊结构底部位移、土体接触压力、表面应变和地表沉降进行了监测,并分析了其发展趋势.试验结果表明:当局部基底浸水深度达到20 cm,管廊结构在浸水区出现明显的弯曲变形,结构在湿陷区内的最大下沉达到0.57 mm;结构与土体接触压力变化较大区域为湿陷区边缘的管廊底板处;在管廊底部局部浸水发生不均匀沉降时,结构受力形式表现为底板受拉,顶板受压,且越远离管廊中部,所产生的应变越小,拉压应变在湿陷区边缘发生转变;地表也会发生沉降现象,最大沉降值为2.24 mm.试验结果可为湿陷黄土地区现浇管廊的设计和相关病害的防治提供参考. 展开更多

关键词 现浇管廊 湿陷性黄土 浸水湿陷 地基沉降 变形规律

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深埋大断面软岩巷道底鼓机理及其控制技术研究 被引量：10

3

作者 邓博团 苏三庆 +1 位作者 任建喜 孟昌 《煤炭工程》 北大核心 2016年第2期43-46,共4页

采用理论分析和室内实验方法,对文家坡煤矿运输大巷底鼓的发生机理进行了分析,确定了大巷底鼓类型为遇水膨胀性底鼓。提出了有针对性的底鼓支护方案,并给出了底鼓支护参数,运用FLAC3D数值计算方法对底鼓支护方案的合理性进行了验证。现... 采用理论分析和室内实验方法,对文家坡煤矿运输大巷底鼓的发生机理进行了分析,确定了大巷底鼓类型为遇水膨胀性底鼓。提出了有针对性的底鼓支护方案,并给出了底鼓支护参数,运用FLAC3D数值计算方法对底鼓支护方案的合理性进行了验证。现场实测结果表明,巷道底鼓量为22.4mm,相比治理前明显减小,底板变形得到了有效地控制,能够满足盘区运输大巷变形要求。 展开更多

关键词 深埋 大断面 软岩巷道 底鼓机理 控制技术

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秦巴山区某软岩公路隧道合理施工方法研究 被引量：3

4

作者 邓博团 苏三庆 +1 位作者 任建喜 孟昌 《西安科技大学学报》 CAS 北大核心 2016年第1期92-97,共6页

以秦巴山区某软岩公路隧道为工程背景,采用FLAC数值模拟和现场监测相结合的方法对该隧道合理施工方法进行了研究。建立3种不同施工方法下的计算模型,数值计算结果显示,相比于台阶法施工和单侧导坑法,采用留核心土法施工引起的隧道围岩... 以秦巴山区某软岩公路隧道为工程背景,采用FLAC数值模拟和现场监测相结合的方法对该隧道合理施工方法进行了研究。建立3种不同施工方法下的计算模型,数值计算结果显示,相比于台阶法施工和单侧导坑法,采用留核心土法施工引起的隧道围岩变形较小,能够满足设计要求,从经济和施工工期角度来看,留核心土法是该地区软岩隧道最为合理的施工方法。为了验证数值计算结果的可行性,在隧道周围设置了变形监测点,实测结果表明,采用留核心土法施工后,隧道最大周边收敛14.81 mm,最大拱顶沉降值为27.11 mm,隧道变形在允许范围之内。隧道围岩变形的实测值与预测值变化趋势基本一致,表明FLAC数值模拟可在隧道施工前对隧道施工方法的合理性做出评价,具有超前指导意义。 展开更多

关键词 数值模拟 公路隧道 施工方法 围岩变形规律 支护参数

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西安地区不同线型预制式管廊地震稳定性数值分析 被引量：3

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作者 邓博团 田江涛 +2 位作者 苏三庆 李攀 李鑫 《隧道建设（中英文）》 CSCD 北大核心 2021年第5期772-780,共9页

为研究因工程场地高程差造成的折线型预制式管廊的地震稳定性问题,以西安纬一路段预制式地下管廊工程为例,使用ABAQUS软件对直线型和折线型管廊进行三维有限元动力计算,对比分析不同线型管廊在地震荷载作用下管廊结构的变形和加速度、... 为研究因工程场地高程差造成的折线型预制式管廊的地震稳定性问题,以西安纬一路段预制式地下管廊工程为例,使用ABAQUS软件对直线型和折线型管廊进行三维有限元动力计算,对比分析不同线型管廊在地震荷载作用下管廊结构的变形和加速度、拼接缝的变形、锚栓结构的受力及损伤特性的响应规律。研究发现:1)折线管廊在x轴(横向)、z轴(纵向)的最大水平位移分别在管廊埋深变化段靠近浅埋处和管廊埋深变化段靠近深埋处管廊底板附近,表明了管廊结构高程变化点为变形敏感点;2)折线管廊拼接缝在地震中和地震后的张拉变形很小,而横向和竖向滑移变形较大,其中横向水平滑移变形最大;3)折线段管廊的损伤值比直线段管廊混凝土管节的损伤值更大,且折线管廊损伤主要发生在倾斜段的管节,其中多以拉伸损伤为主。在实际设计工作中,应提高折线管廊区域的管廊强度。 展开更多

关键词 不同线型 预制式管廊 地震响应 拼接缝 锚栓 结构损伤 数值分析

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冲击荷载作用下深埋洞室稳定性分析 被引量：8

6

作者 邓博团 马宗源 《应用力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2016年第4期646-651,739,共6页

建立了反映高应力状态下岩石材料塑性变形及损伤破坏的弹塑性损伤本构模型。通过ABAQUS显式有限元计算程序及其二次开发平台,使用FORTRAN语言编制本构计算程序,将本构模型导入ABAQUS计算软件当中。将本文提出的岩石材料弹塑性损伤本构... 建立了反映高应力状态下岩石材料塑性变形及损伤破坏的弹塑性损伤本构模型。通过ABAQUS显式有限元计算程序及其二次开发平台,使用FORTRAN语言编制本构计算程序,将本构模型导入ABAQUS计算软件当中。将本文提出的岩石材料弹塑性损伤本构模型应用于深埋地下洞室受冲击地压作用问题的计算分析。计算分析结果说明:在应力较低时,受冲击作用后的洞室围岩表现出明显的脆性开裂破坏特征;随着地应力水平的提高,围岩变形及承受冲击荷载的能力均明显变大,洞室在发生较大塑性变形后才出现整体性破坏。 展开更多

关键词 冲击荷载 深埋洞室 高应力状态 损伤

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地裂缝作用下管廊结构底部脱空范围计算方法 被引量：2

7

作者 邓博团 田江涛 +3 位作者 苏三庆 李鑫 李攀 王劲 《西安建筑科技大学学报（自然科学版）》 北大核心 2021年第2期173-177,185,共6页

弹性地基梁法是计算地下结构的常用方法,但是在地裂缝活动下管廊结构底部产生脱空,弹性地基梁法的使用条件不再适用.基于Euler-Bernoulli-Bousslnesq模型和链杆法,将管廊与地基的接触看作是无穷多次超静定结构,通过将无穷多次超静定结... 弹性地基梁法是计算地下结构的常用方法,但是在地裂缝活动下管廊结构底部产生脱空,弹性地基梁法的使用条件不再适用.基于Euler-Bernoulli-Bousslnesq模型和链杆法,将管廊与地基的接触看作是无穷多次超静定结构,通过将无穷多次超静定结构转化为有限次超静定结构,建立管廊结构在地裂缝作用下底部脱空的计算模型,由管廊结构与地基接触部分相对位移为零的条件,给出了管廊结构底部脱空范围的计算方法,并与既有地裂缝作用下管廊模型试验结果进行对比验证,由对比分析结果可知,管廊底部脱空范围计算方法所得结果与模型试验结果基本一致,最大误差不超过-18.75%,表明管廊底部脱空范围计算方法具有一定的适用性和有效性,可为地裂缝区域的管廊结构设计提供一些参考借鉴. 展开更多

关键词 地裂缝 管廊结构 Euler-Bernoulli-Bousslnesq模型 链杆法 脱空范围 计算方法

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考虑应变软化的高速公路软岩隧道围岩变形分析 被引量：4

8

作者 邓博团 苏三庆 +2 位作者 任建喜 侯俊峰 李金华 《水利与建筑工程学报》 2016年第4期17-20,41,共5页

软岩隧道具有变形大流变时间长等特点,采用何种模型模拟软岩的应力应变关系在数值计算中至关重要。通过数值模拟和三轴试验对比,确定以驼峰曲线函数表达式描述软岩的应变软化材料特性关系,结合FLAC软件采用应变软化模型对三种开挖方式... 软岩隧道具有变形大流变时间长等特点,采用何种模型模拟软岩的应力应变关系在数值计算中至关重要。通过数值模拟和三轴试验对比,确定以驼峰曲线函数表达式描述软岩的应变软化材料特性关系,结合FLAC软件采用应变软化模型对三种开挖方式进行了模拟计算分析,确定最优开挖方式。然后针对软岩围岩变形进行了理想弹塑性模型和应变软化模型的分析对比。将软岩应变软化本构模型得出的围岩变形与实测值进行对比分析,发现其二者值能够较好吻合,因此采用应变软化模型计算软岩隧道变形是可取的。 展开更多

关键词 软岩 应变软化 公路隧道 围岩变形

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城市地下综合管廊施工数值模拟方法 被引量：1

9

作者 邓博团 路海涛 +1 位作者 杨腾飞 白贝贝 《西安工业大学学报》 CAS 2018年第2期134-139,共6页

为了分析城市地下综合管廊施工中锚栓和拼接缝受力变形规律,采用土体非线性弹性本构模型对土体的地层变形进行了表征,提出了一种装配式地下综合管廊施工过程的有限元数值模拟方法,实现了隐式计算方法中材料非线性及接触非线性问题的求解... 为了分析城市地下综合管廊施工中锚栓和拼接缝受力变形规律,采用土体非线性弹性本构模型对土体的地层变形进行了表征,提出了一种装配式地下综合管廊施工过程的有限元数值模拟方法,实现了隐式计算方法中材料非线性及接触非线性问题的求解.结果表明:该分析方法避免了隐式计算方法中土体弹塑性本构模型及接触非线性问题导致的计算不收敛.反映了管廊施工过程中土体非线性力学行为以及管廊-土体之间的相互作用,为城市综合管廊建设提供了新的数值模拟方法. 展开更多

关键词 地下综合管廊 数值模拟方法 隐式计算方法 弹塑性本构模型

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公路隧道围岩现场快速分级方法研究 被引量：4

10

作者 冯晓光 任建喜 +5 位作者 谷拴成 靳宏利 杨荣尚 杨国强 邓博团 张琨 《西安科技大学学报》 CAS 2013年第3期277-282,290,共7页

隧道围岩分级是正确地进行隧道设计与施工的基础,一个符合隧道工程实际情况的围岩分级对提高隧道掘进速度保证施工质量有着十分重要的意义。隧道在施工期间常出现揭露围岩状况与勘察期间给定围岩级别不符的情况,加之地质条件较为复杂,... 隧道围岩分级是正确地进行隧道设计与施工的基础,一个符合隧道工程实际情况的围岩分级对提高隧道掘进速度保证施工质量有着十分重要的意义。隧道在施工期间常出现揭露围岩状况与勘察期间给定围岩级别不符的情况,加之地质条件较为复杂,造成围岩级别变化很大,为了保证施工质量和施工进度,在施工过程中需要进一步的围岩级别变更,但是目前规范中所采用的分级方法需要进行室内试验,而现场却无法提供试验条件。因此,需要寻找一种基于现行《公路隧道设计规范》并且便于在现场实施的围岩快速准确的分级方法。文中以十天线明垭子隧道为工程背景,采用数字式点荷载试验、数码照相技术和围岩钻孔内窥试验为综合性现场测试试验手段对隧道围岩进行快速分级。实践证明,利用现场试验技术开展隧道围岩快速分级技术研究具有重要的工程应用价值。 展开更多

关键词 公路隧道 围岩分级 BQ修正法

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输煤皮带通廊桥架抗震性能分析 被引量：3

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作者 陈少杰 任建喜 +2 位作者 邓博团 张琨 潘振军 《西安科技大学学报》 CAS 北大核心 2016年第1期98-103,共6页

输煤皮带通廊桥架结构在历次的地震中破坏较多,为了研究其动力特性和抗震性能,提高结构的寿命和安全性,利用SAP2000有限元软件,对工程中常见的3种结构形式的输煤皮带通廊桥架结构进行了模态及水平地震响应分析,结果表明:前三阶振型对桥... 输煤皮带通廊桥架结构在历次的地震中破坏较多,为了研究其动力特性和抗震性能,提高结构的寿命和安全性,利用SAP2000有限元软件,对工程中常见的3种结构形式的输煤皮带通廊桥架结构进行了模态及水平地震响应分析,结果表明:前三阶振型对桥架结构的影响较大,但高阶振型时桥架上部错动变形明显,计算中高阶振型不能忽略;桥架的最大位移均发生在跨中,三角腹杆和下斜腹杆桥架在地震作用中变形幅度接近,均大于加吊杆式桥架;受到下拉吊杆的影响,桥架端部下弦杆内力增大明显,采用该布置形式时应对端部下弦杆进行加强。 展开更多

关键词 输煤桥架 钢结构 模态分析 反应谱

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粗骨料充填料浆泌水特性及其对充填体性能的影响 被引量：3

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作者 徐毅安 邓博团 《金属矿山》 CAS 北大核心 2022年第11期271-276,共6页

为分析粗骨料料浆泌水率在不同影响因素下的变化特征和泌水率与料浆坍落度之间的关系,在室内开展了粗骨料充填料浆泌水率特性的试验研究。分析了物料组成、质量浓度及水泥含量对料浆泌水率的影响规律,并进一步探索了粗骨料料浆泌水率与... 为分析粗骨料料浆泌水率在不同影响因素下的变化特征和泌水率与料浆坍落度之间的关系,在室内开展了粗骨料充填料浆泌水率特性的试验研究。分析了物料组成、质量浓度及水泥含量对料浆泌水率的影响规律,并进一步探索了粗骨料料浆泌水率与坍落度之间的关系。结果表明:尾砂料浆泌水率随着料浆浓度的不断增大呈现不断降低的趋势,并且泌水率的降幅随着水泥掺量的增加逐渐降低;当泌水率相近时,尾砂料浆的质量浓度明显低于粗骨料料浆的质量浓度,说明掺入废石后能够有助于矿山实现高浓度料浆充填;粗骨料料浆的泌水率随着质量浓度的增加也呈现不断减小的趋势,但泌水率的降幅随着粗骨料掺量的增加呈不断减小的趋势;料浆的泌水率随着水泥含量的增加不断降低,并且浓度的增加会导致泌水率的降幅出现增大趋势;料浆的坍落度随着泌水率的增加表现出逐渐增大趋势。因此,可通过泌水率参数的变化定性判断料浆的输送性能。 展开更多

关键词 矿山充填 粗骨料 泌水率 质量浓度 尾砂 充填料浆

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基于二元介质模型的高应力结构性黄土强度准则 被引量：1

13

作者 郅彬 王永鑫 +1 位作者 邓博团 刘伟 《煤炭工程》 北大核心 2018年第10期41-45,共5页

结构性黄土的力学性能、工程特性与重塑土有显著区别,特别是在高应力作用下黄土的结构性对抗剪强度的发挥有显著影响。因此基于陕北某高填方工程黄土地基,对原状黄土与重塑黄土进行了室内高围压固结排水三轴试验。通过分析原状与重塑黄... 结构性黄土的力学性能、工程特性与重塑土有显著区别,特别是在高应力作用下黄土的结构性对抗剪强度的发挥有显著影响。因此基于陕北某高填方工程黄土地基,对原状黄土与重塑黄土进行了室内高围压固结排水三轴试验。通过分析原状与重塑黄土的应力应变曲线和偏应力差值曲线,研究了结构性黄土的强度变化机理,结果表明黄土在低围压下结构性强度迅速发挥,并随着围压的增大、胶结物质持续破坏,内摩阻力发挥开始逐渐增强;基于结构性岩土材料破损机理的二元介质模型,通过引入抗剪贡献率ξv,修正并建立了高应力下结构性黄土的抗剪强度准则;并与试验结果进行对比,表明该强度准则能够一定程度上反映出结构性黄土在不同围压作用下粘聚分量与摩擦分量分步发挥的内在机理。 展开更多

关键词 黄土 结构性 高应力 抗剪强度 二元介质模型

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煤矿深埋岩巷支护参数优化研究

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作者 张琨 孙杰龙 +1 位作者 王冲 邓博团 《煤炭技术》 CAS 北大核心 2016年第4期33-35,共3页

文家坡矿1#辅运石门是煤矿的重要运输通道,现场监测表明巷道顶板与两帮围岩变形小,两帮锚杆受力较小,巷道局部有轻微底鼓,巷道处于＂强顶-强帮-弱底＂状态。通过现场监测、松动圈测试以及FLAC3D软件计算,对原有支护方案进行了优化。进... 文家坡矿1#辅运石门是煤矿的重要运输通道,现场监测表明巷道顶板与两帮围岩变形小,两帮锚杆受力较小,巷道局部有轻微底鼓,巷道处于＂强顶-强帮-弱底＂状态。通过现场监测、松动圈测试以及FLAC3D软件计算,对原有支护方案进行了优化。进行了现场工业性试验,现场监测结果表明巷道两帮围岩变形量与帮部锚杆受力值有所增加,但均未超过其允许值,验证了支护优化方案的可行性。 展开更多

关键词 深埋巷道 围岩变形规律 松动圈测试

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干湿状态对红层软岩脆延特性影响的试验研究 被引量：3

15

作者 吕龙龙 廖红建 +1 位作者 伏映鹏 邓博团 《西安交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第4期162-171,共10页

为研究含水状态对脆延转化特性的影响,针对工程性质特殊的胡麻岭隧道红层软岩展开了系列试验,探究了干燥与天然含水状态试样脆延性区的强度变形规律。首先对干湿组红层软岩分别进行不同围压下的常规三轴压缩试验,进一步引入脆性指标对... 为研究含水状态对脆延转化特性的影响,针对工程性质特殊的胡麻岭隧道红层软岩展开了系列试验,探究了干燥与天然含水状态试样脆延性区的强度变形规律。首先对干湿组红层软岩分别进行不同围压下的常规三轴压缩试验,进一步引入脆性指标对岩样脆性程度进行定量表征,并基于Mohr-Coulomb强度准则以及考虑结构强度的初始屈服面模型对各特征应力进行了分析。在此基础上通过试验,从宏细观尺度上探究了红层软岩脆延转化机理。研究表明:岩样干燥后,峰值强度增加了93.39%~145.35%,残余强度增加了77.83%~133.72%,脆延转化压力增加近40%,峰值应变降低了24.13%~88.92%;延性区的干湿试样的黏聚力近似为脆性区的1.8倍,但内摩擦角均小于脆性区,为脆性区的50.4%~90.5%;同时发现延性区试样在施加围压时已经进入了弹塑性变形阶段,且脆延转化压力等于等向固结压力。该研究内容可进一步丰富红层软岩的工程特性,并为穿越红层软岩地下工程的开挖支护提供理论依据。 展开更多

关键词 红层软岩 脆延转化压力 干湿状态 脆性指标 初始屈服面

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黄土湿陷对预制管廊受力性能影响的试验研究 被引量：1

16

作者 董志磊 刘辉 +1 位作者 李鑫 邓博团 《西安建筑科技大学学报（自然科学版）》 北大核心 2023年第5期704-711,共8页

黄土地基遇水湿陷后具有不均匀沉降特征,对修建于其上的预制管廊结构会产生不可避免的危害.地基湿陷使得预制管廊结构可能出现开裂、错台、扭转甚至廊体坍塌,影响预制管廊工程的安全运营.针对这一现象,本文通过不同配比配制四种不同湿... 黄土地基遇水湿陷后具有不均匀沉降特征,对修建于其上的预制管廊结构会产生不可避免的危害.地基湿陷使得预制管廊结构可能出现开裂、错台、扭转甚至廊体坍塌,影响预制管廊工程的安全运营.针对这一现象,本文通过不同配比配制四种不同湿陷性的人工黄土,经过试验后得到与原状黄土湿陷性相似的配比.并将其作为试验用土,开展湿陷性黄土地基对预制管廊结构受力性能影响的研究工作.研究表明,人工配制湿陷性黄土能够较好的模拟原状黄土特殊性质,在管廊受力方面,相较于顶底板横向应变,基底全幅浸水对于管廊前、后侧板应变影响幅度较小;浸水湿陷过程中会打破管廊与周围土体原有的受力平衡状态,引起应力重分布现象,且顶板和底板极易发生受拉破坏;在黄土地基发生不均匀沉降后,预制管廊结构会呈受弯、受扭状态. 展开更多

关键词 湿陷性黄土 预制管廊 浸水湿陷 受力特性

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