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隧道掘进排孔爆破的精细化数值模拟 被引量：16
1
作者 关振长 朱凌枫 俞伯林 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2021年第11期154-162,共9页
针对隧道爆破掘进中常见的围岩条件和炮眼类型,在LS-DYNA数值平台上建立5种炮眼的精细化模型,采用流固耦合算法,较真实地模拟了排孔爆破的瞬时过程。在炮眼周边瞬时形成压力粉碎区,同时气楔作用使初始裂缝不断扩展,形成围岩破裂区;爆轰... 针对隧道爆破掘进中常见的围岩条件和炮眼类型,在LS-DYNA数值平台上建立5种炮眼的精细化模型,采用流固耦合算法,较真实地模拟了排孔爆破的瞬时过程。在炮眼周边瞬时形成压力粉碎区,同时气楔作用使初始裂缝不断扩展,形成围岩破裂区;爆轰压力波在临空面处发生反射,其反射拉伸波使临空面附近围岩出现大范围平行裂隙;爆破形成的粉碎区半径和破裂区半径约炮眼半径的3倍~4倍和22倍~24倍。关注炮眼粉碎区边界上的压力时程曲线,呈现明显的多峰形态(包括第一峰值、第二峰值和负峰值);并且主峰值与轴向不耦合系数间呈现幂指数衰减关系。进一步地,将爆破轮廓线上的压力峰值平均化,得到各爆破轮廓线上的简化三角形荷载,可应用于远场振动效应评估等后续工作。 展开更多
关键词 排孔爆破 流固耦合 精细化数值模拟 裂缝发展 压力时程曲线
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钻爆法施工中单孔爆破的精细化数值模拟 被引量：2
2
作者 林发展 陈培煌 +1 位作者 刘四德 关振长 《工程爆破》 2017年第6期11-16,共6页
针对钻爆法施工中常见的炮孔装药结构和围岩条件,建立相应的数值模型,对单孔爆破进行流固耦合的精细化数值模拟。以轴向不耦合系数K_L=1.64的炮孔为例,设其粉碎区和破裂区的形成时间约为100μs和500μs,半径分别为炮孔半径的3.9倍和35... 针对钻爆法施工中常见的炮孔装药结构和围岩条件,建立相应的数值模型,对单孔爆破进行流固耦合的精细化数值模拟。以轴向不耦合系数K_L=1.64的炮孔为例,设其粉碎区和破裂区的形成时间约为100μs和500μs,半径分别为炮孔半径的3.9倍和35倍。当炮孔有效半径(近似粉碎区与破裂区交界处)上径向压力时程的峰值达到296 MPa时,沿着径向呈指数型衰减,其衰减系数α约为-0.87。进一步地,对其余4种不同轴向不耦合系数的炮孔,也展开类似的精细化数值模拟。认为有效半径R_(eq)上的径向压力峰值p_(eq)随不耦合系数K_L的增大呈指数型衰减,并提出了相应的半理论半经验公式。研究结果为进一步确定等效爆破荷载提供了重要依据。 展开更多
关键词 钻爆法施工 单孔爆破 精细化数值模拟 径向压力时程 轴向不耦合系数
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基于精细化数值模拟的EPS轻质土宏细观变形机理研究 被引量：2
3
作者 申志福 沈光明 +1 位作者 王志华 高洪梅 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第5期931-939,共9页
EPS轻质土是双固相组分(水泥土与EPS颗粒)、具有特殊细观结构的混合土。当前对其宏观力学特性研究较多,而对细观力学响应规律研究甚少。为此,分别在Mohr-Coulomb模型和Drucker-Prager模型框架内,基于水泥土和EPS材料试验结果规律总结,... EPS轻质土是双固相组分(水泥土与EPS颗粒)、具有特殊细观结构的混合土。当前对其宏观力学特性研究较多,而对细观力学响应规律研究甚少。为此,分别在Mohr-Coulomb模型和Drucker-Prager模型框架内,基于水泥土和EPS材料试验结果规律总结,发展了二者的简单实用本构模型;基于水泥土和EPS材料界面剪切试验,总结了界面剪切硬化/软化规律;对EPS轻质土三轴剪切试验进行精细化数值模拟,再现了EPS轻质土宏观应力-应变响应规律和试样变形模式。基于精细化模拟分析发现,EPS轻质土的整体剪切、局部鼓胀、整体均匀3种宏观变形模式是细观力学响应的结果,EPS颗粒与水泥土两种材料力学特性的差异引起试样内部应力、应变的非均匀分布,EPS颗粒的非均匀排列强化应力、应变非均匀分布程度,两种因素共同决定试样宏观变形的非均匀性。 展开更多
关键词 EPS轻质土 宏细观机理 三轴剪切试验 变形模式 精细化数值模拟
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不同环向接头影响下盾构隧道管片受力特性精细化数值研究
4
作者 石钰锋 周宇航 +3 位作者 胡梦豪 黄大维 蔡家城 蒋亚龙 《中国铁道科学》 北大核心 2025年第3期116-128,共13页
为提高对盾构隧道管片的数值模拟精度,基于等效刚度设计原理,将盾构管片结构分析模型逐步细化,建立可考虑环向接头刚度折减、接头非连续性和螺栓预紧力的盾构隧道精细化数值模型;对均质圆环管片模型、开槽接头管片模型及所建模型进行相... 为提高对盾构隧道管片的数值模拟精度,基于等效刚度设计原理,将盾构管片结构分析模型逐步细化,建立可考虑环向接头刚度折减、接头非连续性和螺栓预紧力的盾构隧道精细化数值模型;对均质圆环管片模型、开槽接头管片模型及所建模型进行相同堆载工况下的数值分析,考察不同环向接头影响下盾构管片的受力特性区别;开展模型试验,对3种模型的计算结果进行验证。结果表明:相较于均质圆环管片模型,开槽接头管片模型考虑了接头刚度折减,管片横向变形向薄弱接头处发展,会引发弯矩大规模重分布,导致弯矩零点、极值和包络线明显上移;相较于开槽接头管片模型,精细化数值模型进一步考虑了接头非连续性,管片发生接缝张开,会进一步加剧管片的横向变形,导致管片最大弯矩值增加近10%;增大预紧力能有效降低管片收敛变形及接缝张开,但预紧力过大也会引发应力集中,加剧管片接头破损,施加螺栓预紧力时应把握好管片整体横向变形与局部应力集中破坏间的平衡关系。 展开更多
关键词 盾构隧道 管片环向接头 精细化数值模拟 管片内力 螺栓预紧力 受力特性
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圆形地连墙接缝刚度弱化对地面沉降的影响 被引量：2
5
作者 王汉辉 闵征辉 许建聪 《人民长江》 北大核心 2024年第11期190-197,共8页
目前,在土岩组合地层中深大圆形竖井的设计和施工方面经验尚缺。为了确保罗田水库—铁岗水库输水隧洞深78 m、直径34.9 m的圆形竖井施工安全和顺利进行,采用大型有限元软件ABAQUS建立了精细化的三维弹塑性有限元数值模型,分析了地连墙... 目前,在土岩组合地层中深大圆形竖井的设计和施工方面经验尚缺。为了确保罗田水库—铁岗水库输水隧洞深78 m、直径34.9 m的圆形竖井施工安全和顺利进行,采用大型有限元软件ABAQUS建立了精细化的三维弹塑性有限元数值模型,分析了地连墙施工过程中周边地层的变形特性。通过将是否考虑地连墙接缝刚度弱化的数值计算结果与实测值进行比较,探究了地连墙接缝刚度弱化对墙顶、地表和箱涵的沉降影响。研究结果表明:对于距离竖井较近的地面、箱涵及地连墙墙顶的沉降,考虑地连墙接缝刚度弱化的数值计算结果与实测值的最大平均相对误差分别为10.11%,1.728%和16.49%,较为相符;而接缝刚度无弱化的数值计算结果与实测值的最大平均相对误差为83.02%,3.395%和139.6%,相差较大。研究结果可为超深大直径竖井及地连墙设计提供参考。 展开更多
关键词 圆形地连墙 接缝刚度弱化 沉降效应 精细化数值模拟 罗田水库—铁岗水库输水隧洞
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沿江地铁盾构隧道掘进施工的地层扰动效应研究 被引量：5
6
作者 宁茂权 肖明清 +2 位作者 晋学辉 赵丽雅 关振长 《铁道标准设计》 北大核心 2023年第4期122-129,共8页
盾构隧道掘进施工的地层扰动效应及其周边环境影响,一直是学界和业界关注的热点问题。依托福州地铁5号线农洪区间隧道工程,考虑刀盘顶推力、刀盘摩阻力、盾壳摩擦力和同步注浆压力,对其掘进施工过程展开精细化数值模拟,分析沿江不对称... 盾构隧道掘进施工的地层扰动效应及其周边环境影响,一直是学界和业界关注的热点问题。依托福州地铁5号线农洪区间隧道工程,考虑刀盘顶推力、刀盘摩阻力、盾壳摩擦力和同步注浆压力,对其掘进施工过程展开精细化数值模拟,分析沿江不对称地形条件下盾构隧道掘进施工的地层扰动效应。研究结果表明:地表沉降沿进深方向整体呈S形,沿横断面方向呈沿江侧大于背江侧的不对称分布(偏度系数为-0.257);掌子面后方地表沉降基本稳定时,隧道轴线处的最大地表沉降为11.7 mm;受同步注浆影响,隧道两侧土体均发生远离轴线方向的水平位移,且沿江侧略大于背江侧,其最大水平位移为14.6 mm。实测地表沉降数据与数值模拟结果较为吻合,同时引入沉降槽宽度修正系数α,提出沿江不对称地形条件下的修正Peck公式,可为类似条件下的盾构隧道施工提供借鉴。 展开更多
关键词 地铁 盾构隧道 不对称地形 地层扰动效应 精细化数值模拟 地表沉降预测
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小净距浅埋盾构隧道相互影响机制与控制措施研究 被引量：14
7
作者 赵乙丁 刘守花 +3 位作者 阳军生 傅金阳 杨安民 刘玮 《北京交通大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2020年第1期120-128,共9页
工程实践表明,浅覆软弱地层中大直径小净距盾构隧道施工时,后行隧道施工显著影响先行隧道的安全.依托某盾构隧道工程,采用精细化数值模拟技术,建立盾构隧道施工模型,分析小净距浅埋盾构施工相互影响,并对不同净距下盾构隧道施工相互影... 工程实践表明,浅覆软弱地层中大直径小净距盾构隧道施工时,后行隧道施工显著影响先行隧道的安全.依托某盾构隧道工程,采用精细化数值模拟技术,建立盾构隧道施工模型,分析小净距浅埋盾构施工相互影响,并对不同净距下盾构隧道施工相互影响规律进行分析.结果表明:双线浅埋盾构隧道施工时,净距与地表沉降槽宽度呈线性正相关,与沉降峰值、管片附加变形、接头张开量和附加拉应力呈负相关;浅覆软弱地层盾构施工时应避免将封顶块置顶;陈村2号隧道净距小于5m区段,先行隧道管片内力不满足规范要求,采取“隔断墙+水泥土搅拌桩”控制措施,实测和数值结果均表明控制效果良好,研究成果可为后续类似工程设计和施工提供参考. 展开更多
关键词 软弱地层 盾构隧道 相互影响 精细化数值模拟 控制措施
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新一代涡识别方法在大偏航条件下风电机组复杂尾涡辨识中的适用性研究 被引量：5
8
作者 纪仁玮 孙科 +3 位作者 朱仁庆 张幸雨 张阁 张玉全 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第7期486-495,共10页
为进一步了解大偏航条件下串列风力机组的复杂尾流特性,采用4种不同的涡识别方法(第一代Vorticity、第二代Q、第三代Liutex、第三代NewOmega)可视化串列风机组的尾涡结构,以探究新一代(第三代)涡识别方法(Liutex、NewOmega)在风力机大... 为进一步了解大偏航条件下串列风力机组的复杂尾流特性,采用4种不同的涡识别方法(第一代Vorticity、第二代Q、第三代Liutex、第三代NewOmega)可视化串列风机组的尾涡结构,以探究新一代(第三代)涡识别方法(Liutex、NewOmega)在风力机大偏航条件下的适用性。首先,基于致动线(actuator line,AL)模型和一种局部动态Smagorinsky(localized dynamic Smagorinsky,LDS)亚格子模型,开发一套精度高、计算成本低的水平轴风力机尾流精细化数值模拟框架(AL-LDS耦合模型框架)。其次,选取NREL-5MW风力机为研究对象,将AL-LDS耦合模型的模拟结果与NREL基准值进行对比,从而验证AL-LDS耦合模型的精度。最后,编写最新的第三代涡识别方法(Liutex、NewOmega)后处理程序,并将新一代涡识别方法应用到大偏航条件下串列风力机组的尾涡辨识中,进而分析多机组间的复杂尾涡流动机理。结果表明:(1)AL-LDS耦合模型具有较高的计算精度;(2)第三代涡识别方法同样适用于大偏航条件下风力机尾涡结构的可视化,且可捕捉到尾流中成对的涡脱落现象以及破碎弱涡结构。 展开更多
关键词 风力机 致动线 大涡模拟 偏航 新一代涡识别方法 精细化数值模拟
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