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郑万高铁隧道大型机械化配套全断面法施工围岩-支护结构相互作用力学特性研究 被引量:16
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作者 于丽 蔡闽金 《隧道建设(中英文)》 北大核心 2018年第8期1316-1323,共8页
为研究郑万高铁大型机械化配套全断面法施工围岩-支护结构相互作用力学特性,依托郑万高铁隧道现场实测数据,确定台阶法和大型机械化配套全断面法2种工法施工的围岩压力分布特征,并采用数值模拟的方法建立围岩-支护结构有限元模型,分析2... 为研究郑万高铁大型机械化配套全断面法施工围岩-支护结构相互作用力学特性,依托郑万高铁隧道现场实测数据,确定台阶法和大型机械化配套全断面法2种工法施工的围岩压力分布特征,并采用数值模拟的方法建立围岩-支护结构有限元模型,分析2种工法对围岩压力和结构内力的影响规律。研究结果表明:1)台阶法多次施工扰动易导致支护结构和围岩之间产生空隙而发生脱空,大型机械化配套全断面法施工对围岩扰动次数少,初期支护快速封闭成环,可保证初期支护及围岩之间良好的密贴性;2)在软弱围岩中,采用大型机械化配套全断面法施工比台阶法更有利于改善结构受力,减缓结构内部偏心受压的程度,能有效发挥拱形隧道结构承载力;3)大型机械化配套全断面法在软弱围岩快速施工、控制支护结构变形、保证支护结构受力安全等方面具有综合优势。 展开更多
关键词 郑万高铁隧道 大型机械化配套全断面法 台阶法 -支护结构 现场监测 数值模拟
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深部软岩巷道围岩与锚喷U型钢支护结构相互作用研究 被引量:10
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作者 孟庆彬 宋子鸣 +4 位作者 刘滨 黄炳香 浦海 王从凯 辛学奎 《煤炭科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第7期23-36,共14页
收敛-约束法(特性曲线法)是将理论解析、现场实测、工程经验相结合的一种地下工程结构设计方法,是目前分析围岩-支护相互作用关系及开展支护优化设计的常用方法。基于收敛-约束法的基本原理,总结给出了经典的支护特征与支护结构变形方程... 收敛-约束法(特性曲线法)是将理论解析、现场实测、工程经验相结合的一种地下工程结构设计方法,是目前分析围岩-支护相互作用关系及开展支护优化设计的常用方法。基于收敛-约束法的基本原理,总结给出了经典的支护特征与支护结构变形方程,理论计算获得了喷射混凝土、锚杆(索)、U型钢支架等支护结构的支护特征曲线,分析了支护结构的几何尺寸(直径、长度)、间排距、材料强度等参数对支护压力的影响特征;随着喷射混凝土厚度及强度等级的增加,喷射混凝土提供的支护刚度和支护压力逐渐增大;随着锚杆(索)直径、长度、杆体材料强度的增加及间排距的减小,锚杆的支护压力显著增加;U型钢支架的排距越小及材料强度越大,其提供的支护压力越大。采用FLAC^(3D)内嵌的莫尔库伦应变软化本构模型,建立了考虑岩石峰后应变软化与扩容特性的深部软岩巷道数值分析模型,计算获得了不同应力状态下巷道纵剖面变形曲线、围岩特征曲线,分析了锚喷、锚杆(索)喷、锚喷U型钢等3种联合支护技术对深部巷道围岩大变形控制的适用性,验证了锚喷U型钢联合支护技术应用于深部巷道支护工程的可行性。考虑岩石峰后应变软化与扩容特性的应变软化本构模型和经典的莫尔库伦本构模型的数值模拟结果相差较大,采用莫尔库伦本构模型的数值模拟结果保守,支护结构提供的支护压力无法满足深部巷道稳定性控制要求,支护后巷道围岩变形较大甚至会发生冒顶、片帮等安全事故。 展开更多
关键词 深部巷道 收敛-约束法 -支护相互作用 巷道支护
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考虑围岩-盾体-注浆体-管片相互作用的深埋护盾式隧道掘进机法隧道围岩压力计算方法研究
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作者 冉龙洲 袁松 +3 位作者 王希宝 张廷彪 刘德军 黎良仆 《岩土力学》 北大核心 2025年第S1期366-376,共11页
基于护盾式隧道掘进机(tunnel boring machine,简称TBM)法隧道施工过程中围岩-盾体-注浆体-管片相互作用的机制,采用考虑围岩-盾体相互作用的围岩纵向变形曲线,结合Drucker-Prager屈服模型,提出了考虑围岩-盾体-注浆体-管片相互作用的... 基于护盾式隧道掘进机(tunnel boring machine,简称TBM)法隧道施工过程中围岩-盾体-注浆体-管片相互作用的机制,采用考虑围岩-盾体相互作用的围岩纵向变形曲线,结合Drucker-Prager屈服模型,提出了考虑围岩-盾体-注浆体-管片相互作用的深埋护盾式TBM法隧道围岩压力计算方法,并与围岩压力相关现场实测数据和其他围岩压力公式计算结果进行了对比。研究表明,护盾式TBM法隧道围岩压力主要表现为形变压力,考虑围岩-盾体-注浆体-管片相互作用的形变压力公式计算得到的围岩压力值相较于其他基于松散压力的计算公式跟现场实测数据更为吻合。围岩压力受围岩性质、隧道埋深、刀盘扩挖、盾体长度、注浆时机等因素的影响。隧道围岩压力随围岩黏聚力的增大呈先增大后减小的趋势,随围岩内摩擦角的增大呈先增大后减小的趋势,随围岩弹性模量的增大呈减小的趋势。围岩压力随隧道埋深的增大而增大。围岩压力随刀盘扩挖量的增大而减小,随盾体长度的增大而减小,随注浆滞后盾尾长度的增大而减小。当围岩与注浆体、管片相互作用时,围岩释放的初始位移越大,结构承受的围岩压力越小。提出的围岩压力计算方法对于深埋TBM法隧道结构设计具有一定的指导意义。 展开更多
关键词 护盾式TBM 深埋隧道 Drucker-Prager屈服模型 纵向变形曲线 -盾体-注浆体-管片相互作用 压力 形变压力
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CO_(2)-水-岩相互作用对砂岩储层微观孔隙结构及力学性质的影响
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作者 卢铁 何辉 +3 位作者 孙义娟 杜丽媛 于丹丹 李晓彤 《西安石油大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第4期33-39,共7页
通过CO_(2)-水-岩反应实验,探究反应对于储层岩石矿物成分、微观孔隙结构、力学特性3个方面的影响。结果表明,CO_(2)-水-岩相互作用会导致储层中长石、方解石及部分黏土矿物发生溶解,生成高岭石为主的黏土矿物,进而影响储层微观孔隙结构... 通过CO_(2)-水-岩反应实验,探究反应对于储层岩石矿物成分、微观孔隙结构、力学特性3个方面的影响。结果表明,CO_(2)-水-岩相互作用会导致储层中长石、方解石及部分黏土矿物发生溶解,生成高岭石为主的黏土矿物,进而影响储层微观孔隙结构,导致储层孔隙度、渗透率的变化,并导致储层岩石弹性模量和硬度降低,地层渗透性变好,对CO_(2)封存产生积极的影响。研究对砂岩储层CO_(2)地质封存可注入性评价具有一定的理论指导意义。 展开更多
关键词 CO_(2)--相互作用 力学性质 微观孔隙结构 石矿物成分 地质封存
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基于收敛——约束法的剪胀——软化型隧道围岩——支护结构相互作用 被引量:1
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作者 赵浩 刘文学 +2 位作者 周书东 张光雄 刘红岩 《金属矿山》 CAS 北大核心 2024年第10期45-53,共9页
目前的隧道围岩支护结构计算方法未能很好地同时考虑围岩剪胀及软化特性和中间主应力的共同影响。首先介绍了考虑岩石剪胀及软化效应的隧道围岩力学模型及考虑中间主应力的广义SMP强度准则。而后,根据收敛—约束法中隧道纵向变形曲线、... 目前的隧道围岩支护结构计算方法未能很好地同时考虑围岩剪胀及软化特性和中间主应力的共同影响。首先介绍了考虑岩石剪胀及软化效应的隧道围岩力学模型及考虑中间主应力的广义SMP强度准则。而后,根据收敛—约束法中隧道纵向变形曲线、围岩特征曲线、支护特征曲线的相互关系,建立了能够同时考虑隧道围岩剪胀及软化特性和中间主应力影响的隧道围岩—支护结构相互作用力学模型,并验证了其合理性。最后,采用敏感性分析分别探讨了地应力参数、支护结构参数和岩石参数对围岩最终位移、支护结构最终支护力及变形量的影响。结果表明:地应力的增加将导致围岩变形及塑性区增大,所需支护力增加。中间主应力系数对计算结果有较大影响,应予以考虑;支护结构弹性模量的增加可以提高支护力,并大幅度减少围岩和支护结构变形;岩石弹性模量及临界软化系数的增加可以降低围岩变形及支护结构受力。 展开更多
关键词 石剪胀及软化 广义SMP强度准则 中间主应力 支护结构相互作用 参数敏感性分析
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热-力作用下水工隧洞围岩-支护结构耦合力学特性及相互作用机制 被引量:7
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作者 张玉洁 李晓哲 +1 位作者 姜海波 侍克斌 《水资源与水工程学报》 CSCD 北大核心 2022年第3期191-201,共11页
在高海拔寒区,围岩与支护结构的相互作用过程是影响水工隧洞结构稳定的重要因素。为了研究热-力作用下水工隧洞围岩-支护结构相互作用的时空演化规律,以新疆某寒区水工隧洞为依托,基于现场监测资料,采用有限元仿真模拟,计算温度效应下围... 在高海拔寒区,围岩与支护结构的相互作用过程是影响水工隧洞结构稳定的重要因素。为了研究热-力作用下水工隧洞围岩-支护结构相互作用的时空演化规律,以新疆某寒区水工隧洞为依托,基于现场监测资料,采用有限元仿真模拟,计算温度效应下围岩-衬砌相互作用的弹塑性解析解,分析热力作用下隧洞耦合结构温度场和应力场的时空分布特征。结果表明:洞内低温对耦合结构的温度场和应力场影响较大,应实施防寒保温措施,保证在极端天气下,结构沿径向2.7 m内温度不低于0℃;通风前期,温度应力对耦合结构的应力变化起主导作用,21 d后还要考虑衬砌支反力、围岩被动支反力以及围岩外边界约束的共同耦合作用;对流前48 d结构内侧受拉,结构洞腰内侧出现最大拉应力155 kPa, 48 d后结构压应力激增,并且48~60 d内耦合应力增长速率最快。随着温度的降低,-1.95℃为洞顶和洞底的拉应力激增点,洞腰前期拉应力急剧增大,于-3.5℃开始缓慢减小。本次研究揭示了热-力作用下围岩支护结构相互作用的动态全过程,可为寒区隧洞安全施工提供依据。 展开更多
关键词 水工隧洞 -支护结构耦合 -作用 力学特性 相互作用机制 数值模拟
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隧道超挖处充填参数对围岩及支护结构的影响研究 被引量:1
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作者 蒋坪临 廖秋林 +3 位作者 胡皓 江玉生 武福美 江华 《工程地质学报》 北大核心 2025年第1期315-326,共12页
隧道超挖会对隧道的围岩及支护结构产生不利影响,超挖出现后如何选取合适的支护参数来填充超挖空隙处减少超挖带来的影响具有实际意义。本文依托重庆市郊铁路璧铜线云雾山隧道工程,运用解析法和数值模拟方法研究了超挖隧道无支护状态的... 隧道超挖会对隧道的围岩及支护结构产生不利影响,超挖出现后如何选取合适的支护参数来填充超挖空隙处减少超挖带来的影响具有实际意义。本文依托重庆市郊铁路璧铜线云雾山隧道工程,运用解析法和数值模拟方法研究了超挖隧道无支护状态的围岩应力分布以及超挖空隙处3种不同填充参数方案:全部覆盖混凝土、喷射等厚混凝土空隙注浆、扩大钢拱架增大断面的围岩及支护结构受力和位移分布,并与按设计轮廓线开挖理想无超挖隧道的围岩及支护结构的受力和位移分布进行了对比分析,得出了以下结论:塑性区半径与开挖半径呈线性关系,超挖隧道各处开挖半径不均会导致塑性区的形状不均匀。超挖会导致支护结构的受力增大,支护结构在承受不均匀超挖导致的偏压荷载时敏感。对不同支护参数的超挖隧道模拟结果表示不同支护参数在不同方面各有优势,应该结合实际现场情况,选择合理的填充参数方案。 展开更多
关键词 超挖隧道 超挖处支护参数 填充超挖空隙 支护结构
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高应力软岩巷道围岩与支护结构相互作用分析 被引量:53
8
作者 孙闯 张向东 李永靖 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第9期2601-2607,2614,共8页
基于Mohr-Coulomb应变软化模型,将收敛-约束法应用于高应力软岩巷道围岩-支护相互作用分析中,构建典型支护结构特征曲线。以FLAC3D数值模拟软件为工具,分析应变软化模型、剪胀角及不同巷道断面类型对围岩-支护相互作用的影响,并对支护... 基于Mohr-Coulomb应变软化模型,将收敛-约束法应用于高应力软岩巷道围岩-支护相互作用分析中,构建典型支护结构特征曲线。以FLAC3D数值模拟软件为工具,分析应变软化模型、剪胀角及不同巷道断面类型对围岩-支护相互作用的影响,并对支护系统稳定性进行评价。研究结果表明:考虑应变软化行为的围岩所需支护压力与Mohr-Coulomb模型计算结果相差较大,剪胀角对围岩应力释放过程及围岩-支护相互作用影响较小,巷道不同断面形式及断面不同位置点围岩所需支护压力有一定差异性;初期支护系统的稳定性是围岩与支护系统最终稳定的关键,采用收敛-约束法评价高应力软岩巷道初期支护系统的稳定性,对高应力软岩巷道的支护结构设计及施工具有一定指导意义。 展开更多
关键词 高应力软 应变软化 收敛-约束法 -支护相互作用
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基于D-P准则的盾构隧道围岩与衬砌结构相互作用分析 被引量:30
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作者 何川 齐春 +1 位作者 封坤 肖明清 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2017年第1期31-40,共10页
在进行盾构隧道管片衬砌结构载荷计算时,常采用全土柱或压力拱理论计算围岩松动压力,但当盾构隧道面临深埋条件且需计入形变压力时,该方法难以适用.鉴于此,基于Drucker-Prager屈服准则,推导了考虑渗流效应影响下围岩与衬砌结构相互作用... 在进行盾构隧道管片衬砌结构载荷计算时,常采用全土柱或压力拱理论计算围岩松动压力,但当盾构隧道面临深埋条件且需计入形变压力时,该方法难以适用.鉴于此,基于Drucker-Prager屈服准则,推导了考虑渗流效应影响下围岩与衬砌结构相互作用的弹塑性解析解,给出了围岩弹、塑性区应力与位移、塑性区半径等关键参数与支护阻力间关系的解析式.阐述了上述解析结果在确定衬砌结构载荷中的应用,即建立围岩与衬砌结构静力平衡状态并求二者对应曲线的交点.进一步地,考虑接头引起管片衬砌结构整体刚度降低对围岩与衬砌结构相互作用的影响,引入刚度折减系数,并在衬砌结构围岩压力确定中对施工期流固耦合效应的影响和渗流力对衬砌结构支护特性曲线的影响进行了简化处理.最后,通过算例将解析解与水下盾构隧道载荷实测值和数值计算值进行了比较.结果表明:用解析方法得到的施工期和稳定期的管片衬砌结构围岩压力比现场实测值分别大28%和12%,稳定期围岩压力比数值计算值大5%,可为类似工程的设计施工提供一定的参考价值. 展开更多
关键词 盾构隧道 衬砌结构 相互作用 压力 D-P准则 收敛约束法
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考虑超前支护作用效应的围岩-支护相互作用机制研究 被引量:16
10
作者 王志龙 王明年 +1 位作者 严志伟 刘大刚 《隧道建设(中英文)》 CSCD 北大核心 2021年第10期1748-1755,共8页
隧道支护结构参数的合理性设计是隧道建设安全经济性的重要保证,而围岩-支护相互作用机制是隧道支护结构设计的核心问题。基于开挖面空间效应的等效力学模型,引入超前支护对开挖面空间效应的影响,建立超前支护、隧道支护-围岩耦合作用模... 隧道支护结构参数的合理性设计是隧道建设安全经济性的重要保证,而围岩-支护相互作用机制是隧道支护结构设计的核心问题。基于开挖面空间效应的等效力学模型,引入超前支护对开挖面空间效应的影响,建立超前支护、隧道支护-围岩耦合作用模型,得到支护结构与围岩动态相互作用的全过程解析。通过计算实例分析,主要得到如下结论:1)从控制隧道围岩变形角度分析,超前支护、隧道支护均可有效控制隧道围岩变形,说明控制隧道围岩变形不仅要重视隧道支护结构的作用,同时也要考虑超前支护结构的作用;2)当隧道围岩变形量控制到一定程度时,可通过同时调节超前支护参数和隧道支护参数来达到预期的变形控制效果。 展开更多
关键词 隧道工程 超前支护 隧道支护 -支护相互作用 空间效应
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弹塑性变形条件下围岩-支护相互作用全过程解析 被引量:52
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作者 侯公羽 李晶晶 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第4期961-970,共10页
围岩-支护作用机制是正确认识支护结构对围岩进行有效支护作用的基础理论问题。根据开挖面的空间效应及Hoek拟合方程计算了某工程实例的巷道顶板径向位移沿巷道纵向剖面方向分布的曲线,建立了围岩-支护耦合作用的力学模型,进而建立了描... 围岩-支护作用机制是正确认识支护结构对围岩进行有效支护作用的基础理论问题。根据开挖面的空间效应及Hoek拟合方程计算了某工程实例的巷道顶板径向位移沿巷道纵向剖面方向分布的曲线,建立了围岩-支护耦合作用的力学模型,进而建立了描述巷道顶板径向位移与力学模型中的虚拟支护力的关系的数学模型。通过对数学、力学模型的解析与分析,研究了围岩-支护在其相互作用的全过程中的相互作用路径。在此基础上,对弹塑性变形阶段围岩-支护的相互作用原理给出了最新的认识。应用该研究成果,对某工程实例进行了支护作用效果的计算与分析研究。本文的研究成果实现了对围岩-支护耦合作用的全过程解耦,可以对围岩-支护的相互作用进行实时地预测或再现。 展开更多
关键词 -支护相互作用 全过程解析:开挖面空间效应 虚拟支护 弹塑性变形
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基于围岩压力-承载区特征曲线的挤压大变形隧道支护原则研究
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作者 马凯蒙 刘勇 +4 位作者 樊浩博 刘志春 朱正国 张俊儒 冯冀蒙 《中国铁道科学》 北大核心 2025年第3期129-139,共11页
挤压大变形隧道常常出现初期支护侵限、喷射混凝土局部开裂、钢架扭曲甚至局部塌方等灾变。以高速铁路大埋深Ⅳ级围岩双线隧道为研究对象,通过数值模拟法建立围岩压力-承载区特征曲线;依托中老铁路会排山隧道进行现场测试,验证围岩压力... 挤压大变形隧道常常出现初期支护侵限、喷射混凝土局部开裂、钢架扭曲甚至局部塌方等灾变。以高速铁路大埋深Ⅳ级围岩双线隧道为研究对象,通过数值模拟法建立围岩压力-承载区特征曲线;依托中老铁路会排山隧道进行现场测试,验证围岩压力、变形与松弛范围的关系;基于松弛区对埋深的敏感性,给出不同埋深下Ⅳ级围岩隧道支护原则。结果表明:随着变形的增加,围岩压力逐渐减小,而松弛区逐渐增大,岩体离散阈值出现在松弛区范围内;围岩压力-承载区特征曲线的结果基本可以反映现场的实际情况;Ⅳ级围岩隧道在埋深达到千米级时,围岩开挖后可先进行混凝土初喷及锚杆支护,锚杆长度建议为6~8 m,如遇变形速度快或变形量大时可采用预应力锚杆,适当增加支护刚度,可采用刚柔结合的支护形式。 展开更多
关键词 隧道工程 压力-承载区特征曲线 现场验证 挤压大变形 支护原则
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隧道喷层与围岩相互作用的能量特性研究 被引量:1
13
作者 郑余朝 朱斌忠 +3 位作者 劳志伟 廖保林 仇文革 章慧健 《铁道学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第12期180-192,共13页
探明喷层-围岩相互作用的能量机理,对弥补以强度设计为主的支护设计理论不足、发展基于能量原理的隧道设计方法至关重要。基于应力释放的数值方法系统研究隧道喷层-围岩相互作用的能量机理,定义喷层整体失效时的弹性应变能为其极限应变... 探明喷层-围岩相互作用的能量机理,对弥补以强度设计为主的支护设计理论不足、发展基于能量原理的隧道设计方法至关重要。基于应力释放的数值方法系统研究隧道喷层-围岩相互作用的能量机理,定义喷层整体失效时的弹性应变能为其极限应变能,其可用于评价喷层承载能力;开展模型试验,通过分析逐级加载作用下喷层支护力学行为与能量演化,验证隧道喷层-围岩相互作用的能量机理与喷层极限应变能的存在;基于数值试验,开展喷层极限应变能影响因素研究,发现喷层极限应变能随地层侧压力系数、围岩等级和喷层厚度增加而增加,并建立多因素极限应变能标准化拟合函数公式。进一步给出基于能量原理的喷层极限状态验算公式,应用该公式验算模型试验原型隧道喷层设计厚度范围,与隧道喷层厚度设计值接近,该验算公式考虑喷层与围岩基于能量的力与位移的相互作用关系,可为高储能围岩中隧道喷层设计提供参考。 展开更多
关键词 隧道工程 能量理论 模型试验 喷层-相互作用 极限应变能
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考虑σ_(2)及围岩—支护结构相互作用的隧道力学模型 被引量:6
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作者 刘红岩 《金属矿山》 CAS 北大核心 2021年第6期98-107,共10页
目前的隧道力学模型未能同时考虑中间主应力σ_(2)及围岩—支护结构相互作用对围岩塑性区等隧道力学特性的影响。为此,首先采用岩石统一强度理论替代目前常用的Mohr-Coulomb(M-C)强度准则以考虑σ_(2)对隧道围岩塑性区的影响。其次,针对... 目前的隧道力学模型未能同时考虑中间主应力σ_(2)及围岩—支护结构相互作用对围岩塑性区等隧道力学特性的影响。为此,首先采用岩石统一强度理论替代目前常用的Mohr-Coulomb(M-C)强度准则以考虑σ_(2)对隧道围岩塑性区的影响。其次,针对Kastner方法未能很好地考虑支护前隧道围岩初始弹性位移及围岩—支护结构相互作用的不足,在其基础上,结合圆形隧道实际施工特点,提出了能够同时考虑σ_(2)、隧道围岩初始弹性位移及围岩—支护结构相互作用的圆形隧道力学模型。最后,通过算例研究了σ_(2)、隧道围岩初始弹性位移、原始地应力、支护结构刚度和岩石内摩擦角等对围岩塑性区、隧道洞壁位移和支护力的影响规律。研究结果表明:σ_(2)的影响不可忽略;一定的隧道围岩初始弹性位移可以减少支护应力,但会导致围岩塑性区和隧道洞壁位移的增加;支护结构刚度的增加可以有效减小围岩塑性区及隧道洞壁位移,但会增加支护结构应力;初始地应力的增加将增大围岩塑性区、隧道洞壁位移及支护结构应力;随着岩石内摩擦角的增加,围岩塑性区、隧道洞壁位移及支护结构应力均减小。最后,通过工程实例对模型的合理性进行了验证。 展开更多
关键词 圆形隧道 统一强度理论 支护结构相互作用 隧道初始弹性位移 支护结构刚度
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管片-豆砾石-围岩组合结构承载特性分析
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作者 刘麟 《水利水电技术(中英文)》 北大核心 2025年第S1期39-45,共7页
管片-豆砾石-围岩组合结构是TBM有压输水隧洞的主要承载结构,以湖北某输水隧洞TBM段为研究对象,建立管片-豆砾石-围岩组合结构三维有限元数值分析模型,研究考虑开挖荷载释放影响条件下组合结构内压承载特性。结果表明:考虑部分开挖荷载... 管片-豆砾石-围岩组合结构是TBM有压输水隧洞的主要承载结构,以湖北某输水隧洞TBM段为研究对象,建立管片-豆砾石-围岩组合结构三维有限元数值分析模型,研究考虑开挖荷载释放影响条件下组合结构内压承载特性。结果表明:考虑部分开挖荷载释放情况下管片整体应力、接缝开度、螺栓应力均较小,更有利于管片承担内水压力;斜螺栓附近为裂缝出现主要位置,是否考虑开挖荷载释放会影响裂缝分布;内水压力作用下,楔形封顶块位置会影响管片螺栓的应力分布,靠近封顶块同一接缝处螺栓应力差异明显;组合结构中内水压力主要由围岩承担,豆砾石几乎不承担内水压力,管片仅在内水压力较小时承担少量内水压力。 展开更多
关键词 管片-豆砾石-组合结构 TBM 承载特性 内水压力
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基于Mohr-Coulomb准则隧道围岩-支护体系协同作用下支护强度分析 被引量:8
16
作者 梁译文 查文华 +2 位作者 许涛 刘造保 刘小虎 《科学技术与工程》 北大核心 2024年第1期378-385,共8页
确定围岩-支护结构体系动态协同变形关系是地下工程支护需要解决的关键问题之一。运用Mohr-Coulomb准则推导隧道开挖支护后围岩径向变形与支护结构径向变形的协同方程,探讨Ⅳ级围岩塑性半径、围岩位移及支护刚度随支护强度的变化关系;... 确定围岩-支护结构体系动态协同变形关系是地下工程支护需要解决的关键问题之一。运用Mohr-Coulomb准则推导隧道开挖支护后围岩径向变形与支护结构径向变形的协同方程,探讨Ⅳ级围岩塑性半径、围岩位移及支护刚度随支护强度的变化关系;并运用FLAC3D数值模拟验证协同变形方程的合理性和有效性。结果表明,围岩-支护结构体系协同变形方程能很好地反映围岩位移和塑性区半径随支护强度变化的关系,且相互关系是非线性的。支护强度为0.75 MPa时,理论计算拱顶沉降为18.9 mm,数值模拟拱顶沉降为21.6 mm;支护强度为1.5 MPa时,理论计算拱顶沉降为11.2 mm,数值模拟拱顶沉降为11.1 mm,表明围岩-支护结构动态协同变形方程的有效性。针对Ⅳ级围岩在采用超前支护和交叉中隔壁法(cross diaphragm,CRD)施工时,建议支护强度设计为0.75~1.5 MPa,支护刚度设计为59.8~375.0 kN/mm。 展开更多
关键词 MOHR-COULOMB准则 -支护结构体系 支护强度 支护刚度
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融化作用下多年冻土隧道围岩的弹塑性解及其与支护的相互作用分析 被引量:10
17
作者 夏才初 黄继辉 +1 位作者 卞跃威 唐志成 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第7期1987-1994,共8页
多年冻土隧道修建中,施工活动产生的热量将导致多年冻土围岩中出现一定范围的融化圈,进而影响支护的受力以及隧道洞室的收敛。将围岩分为融化区和未融化区,将融化区围岩视为弹塑性介质,未融化区围岩视为弹性介质,建立并求解融化作用下... 多年冻土隧道修建中,施工活动产生的热量将导致多年冻土围岩中出现一定范围的融化圈,进而影响支护的受力以及隧道洞室的收敛。将围岩分为融化区和未融化区,将融化区围岩视为弹塑性介质,未融化区围岩视为弹性介质,建立并求解融化作用下多年冻土隧道围岩弹塑性模型,对不同的围岩条件及支护工况下多年冻土段隧道施工中围岩与支护的相互作用进行分析。结果表明,该模型表现了融化作用下多年冻土围岩与支护相互作用的特征;在较差围岩中,喷射混凝土支护的强度是控制融化作用下多年冻土围岩稳定以及隧道周边位移量的关键因素。在多年冻土隧道施工中,可采用本模型确定施工中容许的最大围岩融化深度,施工中应采取有效措施避免围岩中出现过大的融化圈。 展开更多
关键词 多年冻土隧道 融化作用 支护相互作用 收敛约束法
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波形钢腹板支架结构与围岩的相互作用分析 被引量:3
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作者 吴丽丽 王云飞 贾丽娜 《煤炭科学技术》 CAS CSCD 北大核心 2020年第S01期28-36,共9页
为了解决深部地区巷道的支护问题,通过有限元数值模拟分析了单一岩性圆形断面、极软岩层复杂岩性圆形断面、高应力复杂岩层直墙半圆拱断面3种工况下,波形钢腹板金属支架联合支护结构与围岩的相互作用问题。3种岩性工况下,相对仅锚杆(锚... 为了解决深部地区巷道的支护问题,通过有限元数值模拟分析了单一岩性圆形断面、极软岩层复杂岩性圆形断面、高应力复杂岩层直墙半圆拱断面3种工况下,波形钢腹板金属支架联合支护结构与围岩的相互作用问题。3种岩性工况下,相对仅锚杆(锚索)支护的情况,波形钢腹板联合支护对巷道的变形有明显的改善效果。与此同时,还分析了在3种岩性下,考虑支架与围岩相互作用与否时支架的内力图。分析结果表明:不考虑相互作用的情况时支架的内力大于考虑相互作用时的内力,这是由于考虑相互作用后,围岩与支架会共同承担压力,且围岩的应力重分布也会对支架的受力产生一定的影响。 展开更多
关键词 波形钢腹板支架 联合支护 相互作用
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考虑渗流影响的深埋隧道围岩-衬砌相互作用研究 被引量:14
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作者 张治国 程志翔 +2 位作者 汪嘉程 吴钟腾 赵其华 《隧道建设(中英文)》 CSCD 北大核心 2021年第S01期108-121,共14页
山岭地区深埋隧道经常处于高水压工况,渗流对于隧道围岩及衬砌结构安全有较大影响。基于Mohr-Coulomb准则,推导在渗流力作用下围岩和衬砌结构相互作用的弹塑性解析解,得到围岩塑性区半径、围岩应力、位移以及衬砌径向变形等与支护反力... 山岭地区深埋隧道经常处于高水压工况,渗流对于隧道围岩及衬砌结构安全有较大影响。基于Mohr-Coulomb准则,推导在渗流力作用下围岩和衬砌结构相互作用的弹塑性解析解,得到围岩塑性区半径、围岩应力、位移以及衬砌径向变形等与支护反力间的解析关系。进一步地,引入围岩收敛曲线(GRC)和支护特性曲线(SCC),分析隧道围岩和衬砌的非线性力学特性,采用收敛约束法求得洞周径向位移。依托牛和岭隧道深埋段工程,验证本文基于Mohr-Coulomb准则的理论解析方法的准确性,并针对富水山区隧道支护反力、塑性半径和洞周径向位移关系进行参数分析。研究结果表明:1)增加支护反力可以有效地限制塑性区的发展和洞周的径向位移,初始阶段限制效果明显,后续增加支护反力的效果逐渐减小;2)围岩塑性半径和洞周径向位移随渗流水压力的增大呈非线性增长;3)塑性区半径不变,低渗透性衬砌可以减小所需的支护反力以及洞周的径向位移。 展开更多
关键词 富水山区隧道 深埋隧道 -衬砌相互作用 MOHR-COULOMB准则 渗流力 弹塑性解析解
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爆炸波作用下地下防护结构与围岩的非线性动力相互作用分析 被引量:5
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作者 曹志远 曾三平 《爆炸与冲击》 EI CAS CSCD 北大核心 2003年第5期385-390,共6页
针对实际地下工程中普遍存在的材料非线性以及半无限介质域的处理问题,给出了基于时间有关基本解的时域边界元法与非线性动力有限元法的耦合方法,应用该耦合方法计算了一马蹄形截面地下防护结构与围岩受爆炸冲击波作用下非线性相互作用... 针对实际地下工程中普遍存在的材料非线性以及半无限介质域的处理问题,给出了基于时间有关基本解的时域边界元法与非线性动力有限元法的耦合方法,应用该耦合方法计算了一马蹄形截面地下防护结构与围岩受爆炸冲击波作用下非线性相互作用的时间历程,并与线弹性情况进行了比较分析。结果表明:本文的方法具有较高精度,真实地再现了波在弹性层中传播以及反射的全过程。 展开更多
关键词 爆炸力学 耦合法 边界元 有限元 动力相互作用 非线性分析 爆炸波 地下防护结构
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