基于离散-连续耦合的岩溶隧道防突岩体安全厚度预测 被引量：3

1

作者 晏启祥 刘琛尧 +3 位作者 孙润方 王绪 谢文清 陈耀 《中国铁道科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第2期90-100,共11页

为有效预防岩溶隧道施工中的突涌水灾害,首先,调研近年来国内岩溶隧道突涌水典型案例,总结隧道突涌水形成机理及其影响因素;其次,建立离散-连续耦合模型并采用多元回归理论的方法,明确防突岩体破坏的判定准则,划分岩溶隧道防突岩体破坏... 为有效预防岩溶隧道施工中的突涌水灾害,首先,调研近年来国内岩溶隧道突涌水典型案例,总结隧道突涌水形成机理及其影响因素;其次,建立离散-连续耦合模型并采用多元回归理论的方法,明确防突岩体破坏的判定准则,划分岩溶隧道防突岩体破坏模式并提出裂缝发育规律;然后,基于对防突岩体最小安全厚度造成影响的各因素,针对溶洞位于隧道上方、下方及侧方3种情况分别建立防突岩体最小安全厚度预测计算式;最后,依托德庆隧道工程进行验证。结果表明:防突岩体破坏模式主要有弯折破坏、整体剪切破坏和复合破坏3种,可基于裂隙发展速度将其破坏过程分为初始阶段、快速发育阶段、平缓发育阶段3个阶段;各因素按影响显著程度由大到小依次为溶腔内水压、围岩黏结参数、溶腔跨度、溶腔高跨比和隧道埋深;计算得到德庆隧道3处施工段的防突岩体最小安全厚度分别为2.964,5.263和0.961 m,突涌水评估结果准确。防突岩体最小安全厚度预测计算式可用于预测并评估岩溶隧道突涌水风险。 展开更多

关键词 岩溶隧道 离散-连续耦合模型 防突岩体 破坏模式 安全厚度

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基于三维离散-连续耦合的岩溶隧道突水破坏模式研究 被引量：3

2

作者 刘琛尧 晏启祥 +3 位作者 孙润方 王绪 邓宝华 陈耀 《水文地质工程地质》 CAS CSCD 北大核心 2024年第2期163-171,共9页

岩溶隧道在修建的过程中难以避免接近溶腔甚至高承压水溶腔,而突水破坏极易引发安全事故甚至对隧道产生不可逆的影响,因此对岩溶隧道突水破坏模式的研究有利于解决相关安全问题,并对选线安全具有一定参照意义。通过三维离散-连续耦合数... 岩溶隧道在修建的过程中难以避免接近溶腔甚至高承压水溶腔,而突水破坏极易引发安全事故甚至对隧道产生不可逆的影响,因此对岩溶隧道突水破坏模式的研究有利于解决相关安全问题,并对选线安全具有一定参照意义。通过三维离散-连续耦合数值技术,对微观离散颗粒物理、力学参数进行标定并验证,模拟水压作用下下伏溶腔与隧道仰拱之间的防突岩体垮塌过程。根据试验结果将防突岩体的破坏模式分为3类:剪切破坏模式、弯折破坏模式和复合破坏模式。弯折破坏模式表现为防突岩体中部和两端拉伸裂缝呈贯通状;剪切破坏模式表现为防突岩体两端裂缝呈剪切态;复合破坏模式则同时具有二者的共同特性。3种破坏模式所引起的裂缝发育规律相似,均可分为初始发育、快速发育和平缓发育3个阶段。初始发育阶段时防突岩体所存在的裂缝数量较少;维持水压力防突岩体的裂缝数量突增并进入快速发育阶段;而后防突岩体中的裂缝产生贯通效果进入平缓发育阶段,最终防突岩体整体垮塌。由此得出结论:突水破坏在岩溶隧道中是一个渐变的过程,但对岩溶隧道总体安全性有不可逆的影响。 展开更多

关键词 岩溶隧道 突水灾害 防突岩体 离散-连续耦合

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基于三维离散-连续耦合方法的堤防工程渗透变形数值模拟方法 被引量：13

3

作者 倪小东 朱春明 王媛 《土木工程学报》 EI CSCD 北大核心 2015年第S1期159-165,共7页

针对单独采用连续体法或离散元法分析堤防工程渗透变形的不足,提出了一种三维离散–连续耦合方案用于开展渗流应力耦合分析。采用有限差分法(FLAC)分析全域渗流场,采用离散单元法(PFC)进行渗透变形关键区细观力学分析,依托于ITASCA系列... 针对单独采用连续体法或离散元法分析堤防工程渗透变形的不足,提出了一种三维离散–连续耦合方案用于开展渗流应力耦合分析。采用有限差分法(FLAC)分析全域渗流场,采用离散单元法(PFC)进行渗透变形关键区细观力学分析,依托于ITASCA系列软件的Socket I/O接口,进行二次开发,实现程序间关键信息动态实时交换。首先通过算例验证了该方法的有效性,随后结合相似准则,建立堤防离散-连续耦合模型,对堤防渗透变形问题进行分析,通过对薄弱区复杂水土相互作用进行实时跟踪,可以揭示渗透变形发展过程中系统几何特性和水力特性的非线性动态变化过程和相互影响特性。研究成果表明该三维耦合模型将对大型涉水岩土工程渗透破坏细观研究具有积极的促进作用。 展开更多

关键词 渗透变形 离散-连续耦合分析 宏细观 渗透系数

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软土地基加筋土挡墙二维离散-连续耦合模拟 被引量：5

4

作者 陈建峰 郑希 +1 位作者 李辉利 周健 《土木工程学报》 EI CSCD 北大核心 2011年第S2期33-36,共4页

本文对一软土地基上土工格栅反包直立墙面加筋土挡墙进行数值模拟,挡墙部分采用离散元模拟分析,软土地基部分采用有限差分法模拟分析。通过PFC和FLAC的Socket I/O接口,实现二维离散-连续耦合分析。采用该离散-连续耦合方法对静载下加筋... 本文对一软土地基上土工格栅反包直立墙面加筋土挡墙进行数值模拟,挡墙部分采用离散元模拟分析,软土地基部分采用有限差分法模拟分析。通过PFC和FLAC的Socket I/O接口,实现二维离散-连续耦合分析。采用该离散-连续耦合方法对静载下加筋土挡墙的变形、颗粒位移场、土压力分布进行细观分析,并与相似比例模型试验实测结果进行比较,数值模拟结果与实测结果比较一致,表明该耦合分析方法是合理的。 展开更多

关键词 软土地基 加筋土挡墙 离散-连续耦合 模型试验

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基于离散-连续耦合方法的隧道压力拱特性研究 被引量：6

5

作者 高峰 谭绪凯 +2 位作者 陈晓宇 丁其乐 李星 《计算力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第2期218-225,共8页

隧道压力拱问题一直是隧道工程研究的关键问题,目前常用的连续介质数值模拟方法对于隧道压力拱特性的微观研究有所欠缺,而擅长微观力学研究的离散元数值模拟方法对计算机存储空间和计算时间的要求太高。基于现有离散-连续耦合思路,通过... 隧道压力拱问题一直是隧道工程研究的关键问题,目前常用的连续介质数值模拟方法对于隧道压力拱特性的微观研究有所欠缺,而擅长微观力学研究的离散元数值模拟方法对计算机存储空间和计算时间的要求太高。基于现有离散-连续耦合思路,通过力的传递实现离散-连续模型的耦合;研究了耦合算法中的平均应力计算方法、平均应力计算区域面积及耦合程序遍历颗粒方法;基于自行开发优化的离散-连续耦合程序,模拟了隧道开挖后的围岩受力特性,研究了隧道压力拱形成机理及压力拱特性;计算了埋深分别为10 m,14 m,18 m,22 m,26 m,30 m和34 m情况下的隧道开挖产生的压力拱应力集中等效区域,揭示了隧道压力拱随着隧道埋深的变化规律。研究结果表明,自行开发优化的离散-连续耦合程序能在保证计算精度的前提下,充分发挥离散元方法在微观力学研究方面的优势;隧道开挖后,开挖面周边范围出现层状压力环,但在拱顶和仰拱底附近区域的围岩压力环的环间接触力降低,围岩承载能力急剧降低,形成压力拱;随着隧道埋深的增加,隧道压力拱应力集中等效区域减小,隧道周边围岩的压力拱承载能力越来越大;但当隧道埋深达到一定界限后,隧道压力拱高度趋于稳定。 展开更多

关键词 离散-连续耦合模型 隧道压力拱 隧道埋深 压力拱应力集中等效区域 力的传递路径 PFC2D

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基于离散-连续耦合方法的圆砾地层超深地连墙施工力学行为研究 被引量：5

6

作者 申玉生 甘雨航 +4 位作者 资晓鱼 董俊 闵鹏 张逸飞 王进 《建筑科学与工程学报》 CAS 北大核心 2022年第5期251-261,共11页

依托昆明轨道交通4号线火车北站工程(三线换乘站),推导了离散元-有限差分耦合算法,并对圆砾地层中单幅超深(70 m)地下连续墙施工全过程的力学行为展开研究。结果表明:超深地下连续墙成槽施工阶段地层水平应力与竖向应力不同程度下降,槽... 依托昆明轨道交通4号线火车北站工程(三线换乘站),推导了离散元-有限差分耦合算法,并对圆砾地层中单幅超深(70 m)地下连续墙施工全过程的力学行为展开研究。结果表明:超深地下连续墙成槽施工阶段地层水平应力与竖向应力不同程度下降,槽壁向槽内卸荷变形,黏性土层在槽段拐角附近有土拱形成,区域内应力增加,圆砾地层土拱效应不明显;成槽阶段槽壁累计水平变形由大到小依次为圆砾地层、下伏地层、上覆土体,水平最大位移约为15.8 mm,最大地表沉降约为9 mm;在混凝土浇筑阶段,地层应力在混凝土压力挤压作用下均出现不同程度增长,槽壁向槽外反向内挤变形,地表向上隆起变形,并在混凝土硬化阶段逐渐收敛;研究成果应用于实际工程取得了良好成槽效果,可为同类地下连续墙设计施工提供一定参考。 展开更多

关键词 地铁工程 施工力学行为 离散-连续耦合方法 地下连续墙 圆砾地层

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正断层错动对围岩-衬砌体系响应影响的离散-连续耦合模拟研究 被引量：13

7

作者 马亚丽娜 崔臻 +2 位作者 盛谦 周光新 王天强 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第11期2088-2097,共10页

震害记录表明,隧洞结构的破坏多发生在围岩质量差和地层条件有较大变化的断层破碎带。为研究断层错动对围岩-隧洞响应特性的影响,提出基于三维离散-连续耦合理论的跨断层隧洞错断分析方法,并将现有室内模型试验引入验证耦合方法正确性... 震害记录表明,隧洞结构的破坏多发生在围岩质量差和地层条件有较大变化的断层破碎带。为研究断层错动对围岩-隧洞响应特性的影响,提出基于三维离散-连续耦合理论的跨断层隧洞错断分析方法,并将现有室内模型试验引入验证耦合方法正确性的对比试验中。基于耦合模型,探索细观裂纹不断聚集形成破裂的过程及剪切带的演化规律,研究跨断层隧洞变形机制及内力响应特征,另外,深入分析了衬砌厚度、衬砌混凝土弹性模量和隧洞上覆土层厚度对隧洞受力变形响应的影响。研究结果显示:拉裂纹在上盘内衬砌底部聚集形成倒三角破裂带,剪裂纹呈条带状集中分布在断层错动面处;同时,衬砌在临近断层剪切面处发生急剧变形,上盘内衬砌顶部受压而底部受拉,下盘内衬砌顶部受拉而底部受压;此外,合理范围内提高衬砌厚度及混凝土弹性模量有利于提高衬砌抵抗变形的能力,埋深较大的隧洞在断层错动条件下易受到围岩保护,从而减小变形破坏的程度。研究结果可以为跨断层隧洞的围岩稳定性评价、隧洞抗错断结构设计提供一定参考。 展开更多

关键词 隧洞 正断层 离散-连续耦合 细观裂纹 受力变形响应

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基于离散-连续耦合法的埋地管道受荷过程模拟分析

8

作者 侯超群 程一朋 +2 位作者 李永鑫 孙志彬 蒋逍文 《合肥工业大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2023年第1期96-103,共8页

为了从宏、细观角度反映出埋地管道管周土体的承载特点,文章采用离散-连续界面耦合数值模型对埋地管道受荷过程进行模拟分析,其中管周填土采用离散单元法进行模拟,埋地管道及原状土基采用有限差分单元法进行模拟。结果表明:随着荷载或... 为了从宏、细观角度反映出埋地管道管周土体的承载特点,文章采用离散-连续界面耦合数值模型对埋地管道受荷过程进行模拟分析,其中管周填土采用离散单元法进行模拟,埋地管道及原状土基采用有限差分单元法进行模拟。结果表明:随着荷载或埋深的增大,管顶受压产生压缩变形,管顶土体发生“压力拱效应”,引起管周土压力重分布;耦合模型水平位移场显示埋地管道在受荷过程中管侧回填土及原状土基能够分担和转移外荷载;管周土体的细观接触力链分布形态与管顶土压力的分布规律形成相互印证。 展开更多

关键词 埋地管道 离散-连续耦合法 接触力链 离散元

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基于三维连续-离散耦合模型的门架式双排抗滑桩受力分析

9

作者 沈书拯 江巍 +3 位作者 欧阳晔 谭亿虹 吴剑 陈勇 《防灾减灾工程学报》 北大核心 2025年第1期84-94,共11页

使用结构力学计算模型分析门架式双排抗滑桩内力变形,由于引入简化假定在实际工程中存在一定局限。依托湖北省巴东县某建筑边坡工程,以FLAC3D和PFC3D为工具建立包含门架式双排抗滑桩结构和边坡的三维连续-离散耦合分析模型,采用重力增... 使用结构力学计算模型分析门架式双排抗滑桩内力变形,由于引入简化假定在实际工程中存在一定局限。依托湖北省巴东县某建筑边坡工程,以FLAC3D和PFC3D为工具建立包含门架式双排抗滑桩结构和边坡的三维连续-离散耦合分析模型,采用重力增加法获取给定安全系数下的门架式双排抗滑桩的内力变形,并通过对比分析明确排距、桩距和桩径对内力变形的影响。研究表明,连续-离散耦合模型可有效获取桩后土体潜在滑移趋势并考虑桩土相互作用。前后排桩弯矩分布呈现“S”型曲线特征,且前排桩承受更大弯矩。前后排桩侧向位移总体上均由桩底向上逐步增大,前排桩略大于后排桩,但由于连梁约束作用前排桩侧向位移在近桩顶处减小。给定安全系数增大会导致前后排桩弯矩增大和侧向位移非线性增长。排距增大后,前排桩桩顶负弯矩增大,前后排桩桩身正弯矩减小、负弯矩增大。桩距增大对桩顶弯矩影响较小,但会导致前后排桩桩身正弯矩和负弯矩均增大。桩径增大后,后排桩桩顶正弯矩增大,前排桩正弯矩和负弯矩均增大,后排桩正弯矩增大而负弯矩减小。 展开更多

关键词 门架式双排抗滑桩 连续-离散耦合模型 重力增加法 弯矩 侧向位移

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基于连续-离散耦合方法的边坡稳定性模拟研究

10

作者 黄彦华 李明旭 +1 位作者 武世岩 杨超 《中南大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第4期1502-1513,共12页

为探究岩质边坡失稳过程及破坏特征,以实际滑坡为工程背景,采用连续-离散耦合数值方法(FLAC-PFC),结合强度折减法模拟分析坡体变形及离散单元破裂规律。首先,通过地表沉降算例,验证以边界墙为媒介的界面耦合方法能够保证数值模型的力、... 为探究岩质边坡失稳过程及破坏特征,以实际滑坡为工程背景,采用连续-离散耦合数值方法(FLAC-PFC),结合强度折减法模拟分析坡体变形及离散单元破裂规律。首先,通过地表沉降算例,验证以边界墙为媒介的界面耦合方法能够保证数值模型的力、力矩和位移传递的连续性;然后,构建边坡连续-离散耦合数值模型,分别对连续单元和离散单元进行强度参数劣化,验证采用强度折减法进行连续-离散耦合边坡模型稳定性分析的有效性;最后,基于不同强度折减系数下边坡滑移模拟结果,分析边坡坡体位移及裂纹演化规律。研究结果表明,坡体在重力的作用下逐渐出现滑移趋势,坡体表面的位移明显大于坡体内部的位移,在坡脚处出现滑坡堆积体,沿边坡横向的位移变化是边坡失稳的主要表现。在不同强度折减系数下,离散域内颗粒体出现不同程度的破裂,总体表现为滑面上部坡体内单元微裂纹数量较多,且以张拉破坏为主,与少量剪切微裂纹共同形成宏观裂纹,成为离散单元的主破坏面。 展开更多

关键词 岩质边坡 强度折减法 稳定性分析 裂纹演化 连续-离散耦合

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层状软岩隧道围岩破坏的连续-离散耦合分析 被引量：28

11

作者 徐国文 何川 +1 位作者 汪耀 陈子全 《西南交通大学学报》 EI CSCD 北大核心 2018年第5期966-973,共8页

为了研究层状岩体中隧道开挖后围岩的破坏机理,以汶马高速鹧鸪山隧道为例,基于离散元-有限差分耦合算法,建立了一种新的层状软岩隧道开挖模拟方法,采用该方法对不同地应力场、层理间距等因素影响下围岩的破坏模式进行了数值模拟.研究结... 为了研究层状岩体中隧道开挖后围岩的破坏机理,以汶马高速鹧鸪山隧道为例,基于离散元-有限差分耦合算法,建立了一种新的层状软岩隧道开挖模拟方法,采用该方法对不同地应力场、层理间距等因素影响下围岩的破坏模式进行了数值模拟.研究结果表明:隧道开挖后,应力重分布导致强度较低的层理面首先发生滑移及张开破坏,岩体的滑移及张开使得应力场受到进一步扰动,导致层间岩体产生拉裂破坏;同种水平应力条件下,随着侧压力系数的减小,岩体产生的微裂纹不断增多.当侧压力系数为1.00、0.80、0.67、0.57、0.50时,微裂纹总数分别为304、391、602、999、1 240;当层理间距为0.6 m时,层理对围岩破坏形态起控制作用;随着层理间距从0.6 m增加至1.2 m,层理对围岩破坏模式的控制作用减弱,围岩的破坏形态与均质围岩相似. 展开更多

关键词 层状岩体 软岩 破坏特征 连续-离散耦合分析

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基于连续-离散耦合的边坡稳定性分析研究 被引量：18

12

作者 严琼 吴顺川 +2 位作者 周喻 张铎 宋伟超 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第S2期47-56,共10页

以河北省某露天铁矿边坡为工程背景,采用连续-离散耦合数值分析方法,对典型边坡断面进行分步开挖,结合强度折减法,计算分析坡体的变形规律和受力特征。连续、离散网格区域分别采用有限差分FLAC和颗粒离散元PFC进行建模,着重从连续-离散... 以河北省某露天铁矿边坡为工程背景,采用连续-离散耦合数值分析方法,对典型边坡断面进行分步开挖,结合强度折减法,计算分析坡体的变形规律和受力特征。连续、离散网格区域分别采用有限差分FLAC和颗粒离散元PFC进行建模,着重从连续-离散模型的数据一致性,剪应变增量的形成、发展与局部位移的关系,连续-离散介质受力与位移过程,离散体细观破裂与坡体塑性变形等方面,对边坡稳定性的耦合分析方法进行研究,从宏观和细观角度对边坡的失稳机制进行了较为全面的探索。结果表明:(1)计算过程中坡体应力和位移在连续域和离散域保持了较高的一致性,连续-离散耦合分析方法适用于边坡稳定性研究;(2)作为边坡失稳判据的剪应变增量变化过程主要受岩土体水平位移控制;(3)细观破裂机制可有效表征边坡的宏观塑性变形;(4)土体颗粒接触力链的方向改变是土体位移和变形的驱动因素。 展开更多

关键词 边坡 连续-离散耦合 宏细观分析 变形破坏 稳定性 强度折减法

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软土地基刚/柔性组合墙面加筋土挡墙离散连续耦合数值模拟 被引量：17

13

作者 陈建峰 张旭 柳军修 《同济大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第2期159-166,共8页

基于软土地基直立刚/柔性组合墙面加筋土挡墙离心模型试验,建立离散-连续耦合数值模型,采用离散单元颗粒流程序PFC和有限差分程序FLAC分别模拟加筋土挡墙和软土地基,研究软土地基上刚/柔性组合墙面加筋土挡墙的性状及内、外部稳定性.研... 基于软土地基直立刚/柔性组合墙面加筋土挡墙离心模型试验,建立离散-连续耦合数值模型,采用离散单元颗粒流程序PFC和有限差分程序FLAC分别模拟加筋土挡墙和软土地基,研究软土地基上刚/柔性组合墙面加筋土挡墙的性状及内、外部稳定性.研究结果表明,数值模拟的挡墙沉降、墙面水平位移、墙底竖向土压力及墙面弯矩与离心模型试验结果吻合较好;挡墙在自重及上覆荷载作用下产生显著的沉降和不均匀沉降,但挡墙整体仍保持稳定,显示该型挡墙具有很好的适应软土地基大变形的能力;自重及上覆荷载作用使得连接件末端位置产生应力集中,导致此处的地基表面沉降最大;上覆荷载作用下,刚性墙面弯矩在墙中处最大,为外侧受拉,而在靠近墙底和墙顶处较小,为内侧受拉;软土地基上该型挡墙稳定性一般为深层滑移外部稳定性,其破坏面由过挡墙底层筋材后缘填土中的朗肯破坏面和地基中的圆弧滑移面组成;该型挡墙内部稳定性表现为随软土地基滑移破坏,挡墙内筋材由下至上依次断裂,形成过底层连接件后缘的朗肯破坏面. 展开更多

关键词 加筋土挡墙 刚/柔性组合墙面 离心模型试验 离散-连续耦合 外部稳定性 内部稳定性

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堰塞体形成全过程的连续离散耦合数值模拟 被引量：3

14

作者 王叶 周伟 +2 位作者 马刚 陈远 常晓林 《中国农村水利水电》 北大核心 2017年第9期156-163,共8页

地震是触发边坡失稳、滑动形成堰塞湖的重要因素,以云南鲁甸"8·03"地震引发红石岩滑坡为例,应用连续-离散耦合分析方法(FDEM),模拟了三维滑坡体从变形破坏至堆积形成堰塞体的全过程。采用双轴压缩数值试验率定各岩土层的... 地震是触发边坡失稳、滑动形成堰塞湖的重要因素,以云南鲁甸"8·03"地震引发红石岩滑坡为例,应用连续-离散耦合分析方法(FDEM),模拟了三维滑坡体从变形破坏至堆积形成堰塞体的全过程。采用双轴压缩数值试验率定各岩土层的FDEM模拟参数,以对应实际岩土体物理力学参数。建立了滑坡体和河谷的三维有限元模型,滑坡体部分采用较小的网格密度,并在实体有限单元之间插入无厚度界面单元模拟。随着滑坡体的失稳和滑动,失效界面单元不断增加,导致滑坡体由连续体向非连续体转换,并最终形成松散的堆积体。三维FDEM数值模拟表明,地震引发边坡岩体内部损伤和变形累积,结构面贯通,滑坡体高速下滑并伴随破坏、解体、撞击对岸、堆积河道、不断密实,形成堰塞体。最终形成的堆积体形态与现场情况比较接近。 展开更多

关键词 堰塞体 地震 连续-离散耦合 堰塞体形成机制

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节理化炭质页岩地层隧道围岩大变形及控制技术研究 被引量：6

15

作者 阳军生 夏裕栋 +2 位作者 方星桦 刘伟龙 王法岭 《中南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第1期188-200,共13页

某高速铁路XHS隧道穿越节理化炭质页岩地层,在施工过程中围岩大变形、失稳坍塌现象显著,现场采用强支护和仰拱加深等措施后围岩变形控制效果不佳。针对XHS隧道节理化炭质页岩地层地质条件,结合现场监测手段、离散-连续耦合数值模拟分析... 某高速铁路XHS隧道穿越节理化炭质页岩地层,在施工过程中围岩大变形、失稳坍塌现象显著,现场采用强支护和仰拱加深等措施后围岩变形控制效果不佳。针对XHS隧道节理化炭质页岩地层地质条件,结合现场监测手段、离散-连续耦合数值模拟分析围岩大变形及破坏特征,基于数值模拟提出以采取地层预加固为主的围岩变形控制措施,并通过现场试验探讨该控制措施的应用效果。研究结果表明:隧道开挖后,围岩变形具有变形量大、变形速率快的特点,围岩拱部沉降量大于水平收敛量且变形具有非对称的分布特征;受三台阶法多次开挖扰动影响,围岩卸荷范围动态发育并不断向全环扩展,松动区逐渐由浅部围岩向深部转移,并呈现出非对称的破坏特征,最终引发围岩大变形;采取地层预加固后,模型中围岩变形和松动区范围明显减小,围岩非对称变形破坏也得到了有效控制;在采用地层预加固、管棚超前支护、三台阶临时仰拱法开挖的控制措施后,围岩变形得到控制,施工效果良好,隧道恢复正常施工,保证了隧道的顺利贯通;以地层预加固为主的控制措施是此类节理化炭质页岩地层围岩变形控制的有效手段。 展开更多

关键词 节理化岩体 炭质页岩 大变形 离散-连续耦合分析 预加固

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倾斜薄层炭质板岩隧道围岩大变形特征及其卸荷破坏防控对策研究 被引量：1

16

作者 阳军生 杨喜锋 +3 位作者 方星桦 谢亦朋 刘伟龙 ILYAS Ahbanouch 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第12期3728-3737,共10页

针对云南香丽高速公路11座典型倾斜薄层炭质板岩隧道,通过围岩变形监测、离散-连续耦合数值分析手段,研究了围岩大变形特征和卸荷变形破坏机制,并提出了相应防控对策。结果表明:(1)倾斜薄层炭质板岩隧道围岩变形受开挖卸荷和施工扰动影... 针对云南香丽高速公路11座典型倾斜薄层炭质板岩隧道,通过围岩变形监测、离散-连续耦合数值分析手段,研究了围岩大变形特征和卸荷变形破坏机制,并提出了相应防控对策。结果表明:(1)倾斜薄层炭质板岩隧道围岩变形受开挖卸荷和施工扰动影响大,围岩变形具有量值大、速率快、持续时间长的特点,拱部沉降大于水平收敛,为围岩卸荷大变形,整体呈现出非对称的空间分布特征;(2)围岩变形破坏随台阶施工进一步发展,上台阶开挖后,洞身左拱肩围岩出现弯折破坏,形成初始卸荷区域,具有显著的非对称特点,随着中、下台阶施工步序推进,左拱肩围岩的弯折破坏进一步发展,隧道拱部与右拱肩的围岩也逐渐产生朝向左侧的剪切滑移破坏,最终导致拱部卸荷破坏区域的整体扩张;(3)地层预加固是控制倾斜薄层炭质板岩隧道围岩变形的主要有效手段,同时可结合降低施工扰动、优化支护时机与参数等方面对围岩变形进行综合处置。 展开更多

关键词 隧道 倾斜薄层炭质板岩 离散-连续耦合分析 卸荷大变形 防控对策

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旭龙电站尾水调压室洞间岩柱围岩宏细观特性分析

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作者 李冬冬 陈捷平 +1 位作者 吴秋波 孙海清 《人民长江》 北大核心 2024年第6期194-203,共10页

为了将连续和非连续分析方法耦合用于地下厂房围岩稳定性分析,提出了一种基于软硬混合平行黏结模型的细观参数快速标定法,可根据给定岩石的宏观力学参数快速给出其颗粒流模型细观接触参数;在此基础上,构建了基于颗粒离散元PFC 3D与有限... 为了将连续和非连续分析方法耦合用于地下厂房围岩稳定性分析,提出了一种基于软硬混合平行黏结模型的细观参数快速标定法,可根据给定岩石的宏观力学参数快速给出其颗粒流模型细观接触参数;在此基础上,构建了基于颗粒离散元PFC 3D与有限差分FLAC 3D耦合的旭龙地下电站尾水调压室三维离散-连续耦合分析模型,研究了开挖期尾水调压室洞间岩柱围岩变形与破坏宏细观特性,以及检修期间侧向水压力对洞间岩柱稳定性的影响。结果表明:检修期间尾水调压室水压力引起的围岩变形与应力增量变化是极小的,但洞间岩柱上半段22.7 m的高度存在塑形贯通区,局部稳定性较差,有必要在工程建设期开展尾水调压室及尾水支洞岩墩塑性贯通区专项支护方案研究,以确保旭龙地下电站工程的安全建设与运行。 展开更多

关键词 尾水调压室 洞间岩柱 FLAC 3D 离散-连续耦合 塑形贯通区

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基于精确缩尺和粗粒化的颗粒材料FDEM模拟方法 被引量：1

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作者 汪泾周 马刚 +3 位作者 赵婷婷 张文宇 胡锦方 周伟 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第11期2371-2379,共9页

颗粒材料具有非连续、离散性等特征,在进行数值模拟时面临着较大的计算压力。通过将精确缩尺准则和粗粒化方法引入到连续-离散耦合(combined finite-discrete element method,FDEM)方法中,旨在为加速基于FDEM的颗粒材料数值模拟提供一... 颗粒材料具有非连续、离散性等特征,在进行数值模拟时面临着较大的计算压力。通过将精确缩尺准则和粗粒化方法引入到连续-离散耦合(combined finite-discrete element method,FDEM)方法中,旨在为加速基于FDEM的颗粒材料数值模拟提供一种解决方案。基于精确缩尺和粗粒化等理论,推导了FDEM中应遵循的精确缩尺准则,在此基础上分别进行了等粒径颗粒体系及二元颗粒体系的三轴剪切数值试验。试验结果表明,在未引入精确缩尺准则时,粗粒化模型表现的力学响应特征会发生改变,结果出现失真,因此必须对粗粒化模型参数进行修正。引入精确缩尺准则后,粗粒化模型的力学响应特征会得到补正。试验结果论证了FDEM引入精确缩尺准则和粗粒化方法的有效性,即能在近似原始颗粒体系的条件下大幅度提升采用FDEM进行颗粒材料数值模拟的计算效率。基于数值试验结果进行了宏细观力学分析,宏观应力变形和细观接触力相互映证,揭示了精确缩尺和粗粒化方法的细观力学机理。 展开更多

关键词 颗粒材料 连续-离散耦合分析方法 精确缩尺 粗粒化 计算效率

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重复采动巷道围岩裂纹跨尺度演化规律及其力学机理 被引量：2

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作者 吴祥业 庞政 +3 位作者 赵善坤 张玉江 吕坤 王帅 《煤炭学报》 CSCD 北大核心 2024年第S2期579-592,共14页

为探究双巷布置工作面留巷受重复采动影响围岩破坏程度及劣化表征问题,以布尔台矿22205回风巷为工程背景,综合运用连续-离散耦合数值模拟、理论分析、现场观测等研究方法,研究叠加应力路径下巷道围岩裂纹分布状态以及微裂纹萌生、扩展... 为探究双巷布置工作面留巷受重复采动影响围岩破坏程度及劣化表征问题,以布尔台矿22205回风巷为工程背景,综合运用连续-离散耦合数值模拟、理论分析、现场观测等研究方法,研究叠加应力路径下巷道围岩裂纹分布状态以及微裂纹萌生、扩展和贯通的细-宏观跨尺度裂隙行为演化规律,阐明裂纹跨尺度演化力学机理。研究结果表明:①裂纹演化与时间阶段存在对应关系,根据数值模拟得到围岩宏观破坏4个阶段:掘进影响稳定阶段、一次采动影响阶段、一次采动后稳定阶段、二次采动影响阶段。②根据裂纹萌生、扩展和贯通呈现的“点、线、面”分布形式,得到剪切裂纹“点”状萌生、扩展形成“线”型破裂带,贯通闭合区域形成“面”型破碎区;两帮剪切裂纹发育以竖直方向为主,顶板以倾斜向上、底板以倾斜向下为主;拉伸裂纹在巷道浅部位置以“点”型裂纹与“线”型破裂带形式存在,两帮拉伸裂纹分布以水平方向为主。③叠加采动应力路径下巷道围岩主应力差决定裂纹扩展深度,主应力方向决定裂纹扩展方向,主应力差和方向共同造成巷道围岩裂纹非对称分布;裂纹从应力集中区域内萌生,导致此区域内应力集中现象向新生裂纹尖端区域转移,产生宏观裂纹,应力集中区域随最小主应力偏转方向逆时针旋转。④通过现场窥视将围岩裂隙分为裂隙充分发育、微裂隙萌生和围岩稳定区域,裂隙充分发育区域内裂隙分布复杂,由拉伸和剪切破坏导致,微裂隙萌生区域内裂隙发育形态呈现环向裂隙与轴向裂隙,主要由剪切破坏导致,围岩稳定区域内无裂纹。验证裂纹破坏形式与钻孔窥视结果基本吻合。 展开更多

关键词 采动影响 保留巷道 连续-离散耦合 裂纹发育 巷道破坏

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刚/柔性组合墙面加筋土挡墙内部破坏机制 被引量：15

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作者 陈建峰 田丹 柳军修 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第7期2353-2360,共8页

基于离心模型试验成果,建立软土地基刚/柔性组合墙面加筋土挡墙离散-连续耦合数值模型,采用离散单元颗粒流程序PFC和有限差分程序FLAC分别模拟加筋土挡墙和软土地基,分析挡墙的变形、筋材拉力分布及内部破坏演化过程,并与刚性地基上挡... 基于离心模型试验成果,建立软土地基刚/柔性组合墙面加筋土挡墙离散-连续耦合数值模型,采用离散单元颗粒流程序PFC和有限差分程序FLAC分别模拟加筋土挡墙和软土地基,分析挡墙的变形、筋材拉力分布及内部破坏演化过程,并与刚性地基上挡墙情况进行比较,以探讨刚/柔性组合墙面加筋土挡墙的内部破坏机制。研究结果表明,数值模型计算结果与离心模型试验结果吻合,其内部潜在破坏面经过连接件锚固端位置,各层筋材拉力均在连接件锚固端位置最大;软土地基上挡墙和刚性地基上挡墙的内部破坏面均一致,且筋材均由下而上依次断裂;软土地基上挡墙内部破坏面与地基圆弧滑移面贯通,为复合滑动模式,而刚性地基上挡墙整体破坏模式为折线型,连接件埋深范围内加筋体沿其底部连接件水平滑出。 展开更多

关键词 加筋土挡墙 刚/柔性组合墙面 内部稳定性 离散-连续耦合 离心模型试验

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