基于收敛约束法的隧道围岩空间变形特性分析 被引量：5

1

作者 李永靖 岳玮琦 邢洋 《辽宁工程技术大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2018年第3期553-557,共5页

以Mohr-Coulomb弹塑性模型和考虑刚度劣化的应变软化模型为基础,将收敛约束法应用于隧道开挖支护的空间效应问题,计算得到了不同开挖方式条件下的纵断面变形曲线和围岩特征曲线,并与现场实测数据进行了对比分析.研究结果表明:考虑刚度... 以Mohr-Coulomb弹塑性模型和考虑刚度劣化的应变软化模型为基础,将收敛约束法应用于隧道开挖支护的空间效应问题,计算得到了不同开挖方式条件下的纵断面变形曲线和围岩特征曲线,并与现场实测数据进行了对比分析.研究结果表明:考虑刚度劣化的应变软化模型计算得到的纵断面变形要大于Mohr-Coulomb弹塑性模型的计算结果;不同开挖方式对纵断面变形影响较大,采用全断面法计算得到的纵断面变形最大,台阶法和预留核心土法次之,中隔壁法最小;刚度劣化的应变软化模型计算得到的围岩位移与现场实测数据更为接近. 展开更多

关键词 隧道工程 收敛约束法 空间效应 刚度劣化 应变软化 监控量测

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隧道开挖支撑收敛约束法之外显分析 被引量：1

2

作者 李煜舲 林铭益 《隧道建设》 2011年第S1期63-73,共11页

收敛约束法理论为隧道支撑设计之简化分析方法。使用隧道收敛计测资料,借以建立隧道掘进效应函数,并依据地盘与支撑系统之组成律模式,推导在静水应力状态下圆形隧道开挖支撑互制行为之解析解。采用约束损失之递增方法,利用简易试算表工... 收敛约束法理论为隧道支撑设计之简化分析方法。使用隧道收敛计测资料,借以建立隧道掘进效应函数,并依据地盘与支撑系统之组成律模式,推导在静水应力状态下圆形隧道开挖支撑互制行为之解析解。采用约束损失之递增方法,利用简易试算表工具,提出模拟隧道开挖支撑非线性行为之外显分析。经由外显分析与有限元素分析之比较结果显示,相关收敛约束曲线均呈现一致的趋势。外显分析法提供了模拟隧道开挖支撑互制行为之简易且直接的计算分析方法,收敛约束法理论为隧道支撑设计之简化分析方法。使用隧道收敛计测资料,借以建立隧道掘进效应函数,并依据地盘与支撑系统之组成律模式,推导在静水应力状态下圆形隧道开挖支撑互制行为之解析解。采用约束损失之递增方法,利用简易试算表工具,提出模拟隧道开挖支撑非线性行为之外显分析。经由外显分析与有限元素分析之比较结果显示,相关收敛约束曲线均呈现一致的趋势。外显分析法提供了模拟隧道开挖支撑互制行为之简易且直接的计算分析方法。 展开更多

关键词 收敛约束法 约束损失 外显分析 有限元素分析

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基于改进收敛—约束法的大断面硐室永久支护时机研究

3

作者 董亚宁 金爱兵 +3 位作者 靳群 刘康 邱英明 陈帅军 《金属矿山》 北大核心 2025年第6期11-19,共9页

合理的支护时机对维护巷道围岩稳定、保障矿山生产安全具有重要作用。以钟九铁矿卸载硐室作为工程背景,考虑临时支护作用,基于收敛—约束法对永久支护时机(临时支护而无永久支护区域长度ΔL)的范围进行了初步选择,突破了传统收敛—约束... 合理的支护时机对维护巷道围岩稳定、保障矿山生产安全具有重要作用。以钟九铁矿卸载硐室作为工程背景,考虑临时支护作用,基于收敛—约束法对永久支护时机(临时支护而无永久支护区域长度ΔL)的范围进行了初步选择,突破了传统收敛—约束法仅能应用于无临时支护巷道的支护时机确定;进一步通过FLAC3D数值模拟分析了围岩应力、位移与塑性区变化趋势,得到了最佳的永久支护时机;并根据现场监测结果评价围岩支护效果,验证了永久支护时机选取的合理性。结果表明:临时支护结构对围岩特征曲线和围岩纵剖面变形曲线求解结果有一定的影响,考虑临时支护后的巷道围岩最大变形量为666.86 mm;永久支护时机不同时,围岩—支护结构所产生的压力和变形也不同,随着ΔL增大,围岩—支护结构的压力和位移分别呈减小和增大趋势;通过计算永久支护结构所能承受的最大围岩压力得到ΔL>1.07 m,通过地应力释放率得到ΔL=8.50 m,结合数值模拟确定永久支护时机为6 m;实际监测数据显示卸载硐室顶底板和帮部位移量分别达84.73 mm和190.82 mm,硐室围岩表面位移在可控范围内,支护效果较好。研究可为相关巷道永久支护时机的确定提供理论和实践借鉴。 展开更多

关键词 支护时机 收敛—约束法 大断面硐室 数值模拟

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基于收敛-约束法的岩溶隧道支护时机研究

4

作者 张聚文 李永鑫 《合肥工业大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2024年第7期986-994,共9页

溶洞对于隧道的稳定性有较大的影响,而进行及时的支护施做能够保障岩溶隧道的施工安全。文章以笔花山隧道为例,采用数值模拟方法建立岩溶隧道分析模型,将溶洞的相对位置和大小作为主要影响因素,包括溶洞与隧道之间的净距和环向位置、溶... 溶洞对于隧道的稳定性有较大的影响,而进行及时的支护施做能够保障岩溶隧道的施工安全。文章以笔花山隧道为例,采用数值模拟方法建立岩溶隧道分析模型,将溶洞的相对位置和大小作为主要影响因素,包括溶洞与隧道之间的净距和环向位置、溶洞直径,并分析其对硐室围岩位移的影响。通过硐室位移和单元状态指标Z SI,结合收敛-约束方法,综合判断岩溶隧道支护的施做时机。结果表明,相较于净距和溶洞直径,溶洞环向位置对隧道稳定性影响更大。由于溶洞的影响,硐室不同位置处的位移发展规律并不相同,因此较难以某一种位移特征来判断隧道是否进入弹塑性状态。而Z SI可以更直观地展现出岩溶隧道的状态,从而为合理地确定岩溶隧道支护施做时机提供帮助。 展开更多

关键词 岩溶隧道 收敛-约束法 单元状态指标 支护时机 FLAC3D软件

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非圆形隧洞收敛-约束特征曲线的数值求解方法 被引量：5

5

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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基于智能算法的水工隧洞围岩稳定可靠度分析

6

作者 李梦瑶 王刚 +1 位作者 马震岳 康飞 《人民长江》 北大核心 2025年第5期162-168,共7页

收敛约束法多用于水工隧洞设计的初步阶段,但该方法中关于围岩变形的方程为隐式非线性函数,这使得传统的可靠度计算方法求解困难。鉴于此,基于可靠指标的几何含义,将水工隧洞围岩稳定可靠度计算问题转化为约束优化问题,并运用高斯过程... 收敛约束法多用于水工隧洞设计的初步阶段,但该方法中关于围岩变形的方程为隐式非线性函数,这使得传统的可靠度计算方法求解困难。鉴于此,基于可靠指标的几何含义,将水工隧洞围岩稳定可靠度计算问题转化为约束优化问题,并运用高斯过程回归拟合真实功能函数,再运用成吉思汗鲨鱼优化器进行优化求解,提出了基于高斯过程回归-成吉思汗鲨鱼优化器的水工隧洞围岩稳定可靠度智能算法。算例分析表明,该方法适用性强,计算效率和准确率高,只需少量调用数值模型即可获得可靠指标及失效概率,同时可求得验算点,从而进一步分析各因素对功能函数的敏感性。实例分析表明,拱顶围岩产生中等及以上程度挤压变形的概率为83.81%,产生流变变形的概率为14.46%。与确定性分析相比,可靠度分析可为确定性分析的结果赋予概率意义;就流变变形而言,可靠度分析结果比确定性分析结果更为保守。 展开更多

关键词 水工隧洞 围岩稳定 可靠度 收敛约束法 高斯过程回归 成吉思汗鲨鱼优化器

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基于约束收敛法的Hoek-Brown岩体巷道大变形分析 被引量：1

7

作者 刘洪磊 张权云 +2 位作者 关凯 朱万成 于庆磊 《中国矿业》 2023年第9期136-144,共9页

轴对称圆形巷道的弹塑性理论分析是深部软岩巷道施工过程的基础问题和重要问题。基于约束收敛法、有限变形次弹塑性理论、Hoek-Brown破坏准则、应变软化本构模型等基本理论,开展了深埋软弱围岩圆形巷道开挖诱致挤压大变形现象的基础研... 轴对称圆形巷道的弹塑性理论分析是深部软岩巷道施工过程的基础问题和重要问题。基于约束收敛法、有限变形次弹塑性理论、Hoek-Brown破坏准则、应变软化本构模型等基本理论,开展了深埋软弱围岩圆形巷道开挖诱致挤压大变形现象的基础研究。在相关大变形研究的基础上,以巷道开挖后围岩脆塑性解析解来表征岩体应变软化区划分圆环岩体响应解析解的方法,简述Hoek-Brown岩体深埋软岩巷道围岩各分区应力与变形解析解求解思路。通过现场监测数据和不同力学模型的计算结果分别进行模型有效性对比验证,并对m、s、a等岩体强度相关参数进行了影响分析。基于大变形和小变形理论下围岩特征曲线差别,提出软弱破碎岩体的支护建议,为深部不利赋存条件下软弱围岩支护工程设计提供理论分析手段和指导。 展开更多

关键词 巷道变形 HOEK-BROWN准则 应变软化行为 约束收敛法 支护设计

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基于收敛-约束法地铁区间隧道初期支护安全性研究 被引量：16

8

作者 扈世民 《铁道学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第10期117-121,共5页

本文以西安地铁区间隧道为工程背景,采用理论分析、数值模拟与现场试验等研究手段,基于收敛-约束法原理对现行支护参数安全性进行评价,得到结论如下:黄土地层特征曲线可分为直线与曲线段,洞周边墙地层首先发生屈服,并逐渐形成塑性滑移... 本文以西安地铁区间隧道为工程背景,采用理论分析、数值模拟与现场试验等研究手段,基于收敛-约束法原理对现行支护参数安全性进行评价,得到结论如下:黄土地层特征曲线可分为直线与曲线段,洞周边墙地层首先发生屈服,并逐渐形成塑性滑移楔体向拱顶和拱底蔓延;复合式支护结构中各构件以并联方式共同承担地层压力;支护结构进入塑性状态后其力学性能急剧恶化,由于施工与运营不允许支护结构出现塑性屈服,本文从容许位移的角度提出定义支护结构安全系数的方法;现场试验中支护结构能提供的最大支护反力大于围岩与支护特征曲线平衡点应力,表明现行支护参数满足安全性要求;从容许位移角度提出支护结构安全性评价方法,通过有限元计算结果绘制相关部分的地层与支护特征曲线可得对应安全系数,计算表明隧道支护结构安全系数最小为边墙处1.14,设计与施工中应予关注。 展开更多

关键词 地铁 区间隧道 黄土地层 收敛-约束法 支护参数 安全评价

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隧道的支护和衬砌——对使用收敛-约束法的建议(Ⅱ) 被引量：3

9

作者 P.Gesta 王可钧 佘诗刚 《力学进展》 EI CSCD 北大核心 1990年第2期264-273,共10页

4 收敛与掌子面距离关系的分析 这项分析是初步和最终设计过程两者的基础部分,其目的在于确定支护和岩层特征曲线的相互位置.重要的是要考察对于给定的掌子面位置,沿着隧道长度收敛或虚拟支护压力的趋势,这时假定其余参数,包括岩层的力... 4 收敛与掌子面距离关系的分析 这项分析是初步和最终设计过程两者的基础部分,其目的在于确定支护和岩层特征曲线的相互位置.重要的是要考察对于给定的掌子面位置,沿着隧道长度收敛或虚拟支护压力的趋势,这时假定其余参数,包括岩层的力学特性均保持不变. 这个方法在模拟洞壁实际响应方面的精度。 展开更多

关键词 隧道 支护 衬砌 收敛-约束法

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基于收敛约束原理的大断面黄土隧道围岩与初支稳定性分析 被引量：20

10

作者 陈峰宾 张顶立 +1 位作者 扈世民 张素磊 《北京交通大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2011年第4期28-32,共5页

黄土特殊的工程性质决定了黄土隧道结构的受力复杂性.大断面黄土隧道由于开挖断面大,开挖方法一般采用台阶法或交叉中隔壁法(CRD).因此,沿用传统的观测点布置方法进行测点布置和位移观测,存在一定的困难.收敛约束法应用方便,思路明确.... 黄土特殊的工程性质决定了黄土隧道结构的受力复杂性.大断面黄土隧道由于开挖断面大,开挖方法一般采用台阶法或交叉中隔壁法(CRD).因此,沿用传统的观测点布置方法进行测点布置和位移观测,存在一定的困难.收敛约束法应用方便,思路明确.用收敛约束法对隧道初期支护进行稳定性分析,不仅能正确地反映隧道施工中的各种力学现象和过程,还能弄清楚围岩与支护"相互作用"和"动态作用"的特点.本文基于收敛约束原理,结合现场实测数据,对兰渝高铁某大断面黄土隧道的围岩稳定性和初支的安全性进行评价,为隧道的后续施工,提供参考. 展开更多

关键词 收敛约束法 围岩特征曲线 支护特征曲线 安全评价

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隧道的支护和衬砌——对使用收敛-约束法的建议(Ⅰ) 被引量：1

11

作者 P.Gesta 王可钧 佘诗刚 《力学进展》 EI CSCD 北大核心 1990年第1期135-144,共10页

引言 隧道的支护设计仍是一项争议很大的课题. 如今岩土力学的新近发展,已能使工程师借助于施工前后和施工过程中所进行的适当量测,用相当典型的方法来分析岩土介质对与其相接触的人造结构物的响应.这些人造结构物有挡土墙,隔板墙,隧道... 引言 隧道的支护设计仍是一项争议很大的课题. 如今岩土力学的新近发展,已能使工程师借助于施工前后和施工过程中所进行的适当量测,用相当典型的方法来分析岩土介质对与其相接触的人造结构物的响应.这些人造结构物有挡土墙,隔板墙,隧道衬砌,建筑物基础及锚固设施等等. 展开更多

关键词 隧道 支护 衬砌 收敛-约束法

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收敛—约束法用于隧道设计

12

作者 路石 《铁道建筑》 北大核心 2002年第6期43-43,共1页

关键词 收敛一约束法 隧道设计 岩体 支护 荷载

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水工隧洞围岩稳定可靠度计算的智能优化算法及其应用

13

作者 李梦瑶 王刚 +1 位作者 马震岳 康飞 《水电能源科学》 北大核心 2024年第7期142-146,共5页

深埋水工隧洞围岩稳定的主要表现之一是岩体变形或应变能够控制在允许范围内,而隧洞设计中围岩变形或应变的求解一般可采用收敛约束法,但该方法对围岩变形的求解隐含在非线性方程组中,难以运用传统的可靠度算法进行计算。因此,根据可靠... 深埋水工隧洞围岩稳定的主要表现之一是岩体变形或应变能够控制在允许范围内,而隧洞设计中围岩变形或应变的求解一般可采用收敛约束法,但该方法对围岩变形的求解隐含在非线性方程组中,难以运用传统的可靠度算法进行计算。因此,根据可靠指标的几何涵义,将可靠度计算转化为约束优化问题的求解,提出了基于成吉思汗鲨鱼优化器的深埋水工隧洞围岩稳定可靠度计算方法,并对某深埋水工隧洞进行了验证分析。结果表明,该方法对隐式非线性功能函数的可靠度计算问题具有很好的适用性,在计算效率和计算准确性之间能够达到较好的平衡,可为深埋水工隧洞结构设计和围岩稳定可靠性评价提供技术支撑。 展开更多

关键词 水工隧洞 围岩稳定 可靠度 收敛约束法 成吉思汗鲨鱼优化器

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应力释放法在隧洞开挖模拟中若干问题的研究 被引量：64

14

作者 张传庆 冯夏庭 +1 位作者 周辉 黄书岭 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第5期1174-1180,共7页

根据快速拉格朗日法的基本原理,讨论了在其中实现应力释放法的理论根据。通过不同侧压系数下脆性岩体中圆形隧洞开挖卸荷过程的应力释放法模拟和真三维模拟,分别讨论了应力路径问题、模拟空间效应时最终计算结果的准确性及其工程应用问... 根据快速拉格朗日法的基本原理,讨论了在其中实现应力释放法的理论根据。通过不同侧压系数下脆性岩体中圆形隧洞开挖卸荷过程的应力释放法模拟和真三维模拟,分别讨论了应力路径问题、模拟空间效应时最终计算结果的准确性及其工程应用问题。在未包含断层、软弱带等特殊地质条件的情况下,分析得到以下结论:(1)应力释放法模拟中,围岩经历的应力路径与真三维模拟不同,故只能用前者来近似模拟开挖问题;(2)不同的应力路径将导致不同的最终结果,在一定的近似程度要求及计算工作条件下应力释放法模拟的最终结果可近似真三维的模拟结果,且对于圆形隧洞问题,当侧压系数从1.0开始增大或减小时,这种近似误差将减小,并最终趋于稳定;(3)在工程应用中,由应力释放法可得到收敛约束法中的GRC曲线,从而使得它在工程应用中发挥重要的作用。 展开更多

关键词 隧洞 FLAC^3D 应力释放法 应力路径 真三维模拟 侧压系数 收敛约束法

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水泥环力学完整性系统化评价方法 被引量：14

15

作者 赵效锋 管志川 +1 位作者 廖华林 吴彦先 《中国石油大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第4期87-92,共6页

在油气井生产周期的不同作业阶段,水泥环在前一阶段的受力状况会对后续生产阶段的力学响应产生影响,水泥环力学完整性的评价须系统化。类比于隧道开挖工程中需要添加支护结构支撑开挖后围岩收敛的过程,石油工程中的钻井过程与其有一定... 在油气井生产周期的不同作业阶段,水泥环在前一阶段的受力状况会对后续生产阶段的力学响应产生影响,水泥环力学完整性的评价须系统化。类比于隧道开挖工程中需要添加支护结构支撑开挖后围岩收敛的过程,石油工程中的钻井过程与其有一定的相似之处。在弹塑性力学的基础上,将隧道收敛约束法引入石油工程中,提出水泥环力学完整性评价方法。结果表明,运用该方法不仅可以直观地描绘出水泥环的破坏形式,还可以对破坏程度进行量化,可用于水泥环完整性的系统化评价和钻井工程设计指导。 展开更多

关键词 水泥环力学完整性 收敛约束法 系统响应曲线 系统化评价

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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：7

16

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 围岩-支护相互作用 巷道支护

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分层土-隧道相互作用体系地震响应分析

17

作者 张存 郑文 +1 位作者 罗凯凯 路沙沙 《地震工程学报》 CSCD 北大核心 2024年第3期602-613,共12页

为研究地震作用下非均质场地各个土层放大效应以及分层土-隧道的地震响应,以大连某实际工程为背景,基于地震作用下隧道结构动力响应的理论,采用收敛约束法,通过ABAQUS构建分层土-隧道三维有限元模型,并结合振动台试验,验证模拟的准确性... 为研究地震作用下非均质场地各个土层放大效应以及分层土-隧道的地震响应,以大连某实际工程为背景,基于地震作用下隧道结构动力响应的理论,采用收敛约束法,通过ABAQUS构建分层土-隧道三维有限元模型,并结合振动台试验,验证模拟的准确性;将自由场与有隧道场地进行对比,并结合加速度和傅里叶曲线对模拟数据进行分析。结果表明:(1)土体性质和激励大小对地震波的传递有影响,随着场地由浅到深逐渐增加,峰值加速度逐渐放大,不同分层介质的主要频率和频谱形状发生明显变化;(2)隧道会放大远场的加速度响应,略微降低近场的动力响应;(3)软弱夹层的存在对地震动的放大作用也有明显影响,不同分层介质的不同特性导致土层刚度不同,从而影响地震作用下层状土-隧道的动力相互作用。 展开更多

关键词 放大效应 分层土 收敛约束法 土-隧道结构相互作用 数值模拟

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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：28

18

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 围岩 衬砌结构 相互作用 围岩压力 D-P准则 收敛约束法

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深埋圆形巷道围岩塑性区位移及特征曲线新解和参数分析 被引量：34

19

作者 张常光 范文 赵均海 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第1期12-24,32,共14页

考虑中间主应力、脆性软化、剪胀特性、塑性区弹性模量及弹性应变定义等综合影响,提出深埋圆形巷道弹塑性计算的基本假定,进而建立围岩塑性区位移及特征曲线新解,对其进行可比性分析与比较验证,并详细探讨各因素影响特性。所得围岩塑性... 考虑中间主应力、脆性软化、剪胀特性、塑性区弹性模量及弹性应变定义等综合影响,提出深埋圆形巷道弹塑性计算的基本假定,进而建立围岩塑性区位移及特征曲线新解,对其进行可比性分析与比较验证,并详细探讨各因素影响特性。所得围岩塑性区位移及特征曲线新解是不需要借助任何数值算法的理论解析解,具有广泛的适用性和很好的可比性。研究结果表明:巷道结构的强度理论效应即中间主应力影响显著,相应的支护可以减弱或改用轻型支护;不考虑脆性软化或剪胀特性都将低估围岩实际位移,工程设计偏危险;半径相关的塑性区弹性模量得到的围岩变形及特征曲线处于上、下限之间,能体现巷道开挖卸载受扰程度的距离渐进性变化;塑性区弹性应变应优先选用更合理和准确的第三定义,且各因素之间存在相互影响。 展开更多

关键词 收敛约束法 围岩特征曲线 中间主应力 脆性软化 剪胀特性 塑性区弹性模量 塑性区弹性应变

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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

20

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 围岩与支护相互作用 收敛约束法

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