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基于SPH方法的隧道开挖面失稳大变形分析
1
作者
徐庆锋
季晓梦
+3 位作者
应宏伟
张晓帅
朱成伟
周秋培
《隧道建设(中英文)》
北大核心
2025年第8期1494-1504,共11页
为研究隧道开挖失稳导致的地表沉陷等大变形问题,构建基于动态摩擦因数的Drucker-Prager弹塑性本构模型,并将其嵌入到光滑粒子动力学(smoothed particle hydrodynamics,SPH)数值方法的理论框架。采用筒仓颗粒流及隧道垮塌试验验证所提...
为研究隧道开挖失稳导致的地表沉陷等大变形问题,构建基于动态摩擦因数的Drucker-Prager弹塑性本构模型,并将其嵌入到光滑粒子动力学(smoothed particle hydrodynamics,SPH)数值方法的理论框架。采用筒仓颗粒流及隧道垮塌试验验证所提出的数值方法。在筒仓颗粒流试验中通过粒子图像测速技术(particle image velocimetry,PIV)观测到流动中明显的倒三角区域,并在SPH模拟中进一步得到应变场与应力场的分布,然后基于实际工程,建立隧道垮塌SPH分析模型,研究静摩擦因数和埋深比对隧道垮塌冲出距离及地表沉陷范围的影响。结果表明:1)开挖面土方冲出距离随着静摩擦因数的减少而增大,土体之间的摩擦力降低,导致土体更容易发生滑动,使得开挖面稳定性下降;2)随着静摩擦因数的降低,隧道开挖时土体的应力释放更加明显,导致地表沉降槽的宽度和深度增加;3)隧道埋深比对沉降槽形状影响较大,但对于开挖面土方冲出距离影响较小;4)随着埋深比的增大,地表沉降槽更浅且更为对称。
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关键词
隧道开挖面失稳
地表沉陷
光滑粒子动力学
筒仓颗粒流
大变形
摩擦因数关系式
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职称材料
砂层隧道开挖面失稳对侧邻既有框架结构的影响
被引量：
1
2
作者
吕金彪
张旺
沈宇鹏
《铁道建筑》
北大核心
2023年第3期108-112,共5页
通过设计小尺寸模型试验,探究在不同埋深、不同施工方法下砂层中新建隧道开挖面失稳对侧邻既有框架结构的影响。结果表明:隧道开挖面发生失稳时,在开挖面前方地层中产生的松动区先呈半个心形,然后沿竖向和横向扩展,逐渐呈上宽下窄的喇叭...
通过设计小尺寸模型试验,探究在不同埋深、不同施工方法下砂层中新建隧道开挖面失稳对侧邻既有框架结构的影响。结果表明:隧道开挖面发生失稳时,在开挖面前方地层中产生的松动区先呈半个心形,然后沿竖向和横向扩展,逐渐呈上宽下窄的喇叭形,此时地表产生沉降;不同埋深、不同施工方法下开挖面前方土压力均先迅速减小,然后小幅上下波动,最后趋于稳定;隧道埋深和施工方法对地表最大沉降影响很大,地表沉降随隧道埋深增加而减少,采用中隔壁法施工时地表沉降仅为全断面法的17.7%;隧道开挖面失稳会导致既有框架结构产生纵向弯矩,随隧道埋深增加,结构中更多位置出现纵向弯矩;既有结构内力随失稳程度增加而增大,靠隧道侧既有框架结构受影响更大。
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关键词
地铁
模型试验
隧道开挖面失稳
既有结构
地表沉降
砂层
隧道
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职称材料
开挖面失稳导致地下结构变形破坏的离心模拟
被引量：
1
3
作者
张建红
王爱霞
陈湘生
《岩土工程学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024年第S01期6-10,共5页
城市密集地下工程结构群下进行地下空间开发遭遇复杂地质环境时,可能会导致隧道开挖面失稳从而对既有结构的安全造成巨大威胁。开展了三个离心模型试验,模拟均质粉土地基和有黏土夹层的粉土地基中多层既有地下结构,研发了模拟隧道开挖...
城市密集地下工程结构群下进行地下空间开发遭遇复杂地质环境时,可能会导致隧道开挖面失稳从而对既有结构的安全造成巨大威胁。开展了三个离心模型试验,模拟均质粉土地基和有黏土夹层的粉土地基中多层既有地下结构,研发了模拟隧道开挖面失稳的试验技术,再现了施工扰动引发的土体破坏模式和既有结构变形破坏机理。试验表明,控制开挖面位移(0.48H,H为开挖面高度)或者开挖面附近存在黏土夹层时,其附近形成的土拱有效地控制破坏区域,显著降低既有隧道的变形和应变,最终竖向变形为0.3~0.35 m,最大拉应变为850微应变;如果开挖面位移增大至0.86H,均质粉土地基出现整体失稳,既有隧道的最终竖向变形0.48 m,最大拉应变达到1900微应变。
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关键词
地下工程结构群
隧道开挖面失稳
变形破坏机理
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职称材料
题名
基于SPH方法的隧道开挖面失稳大变形分析
1
作者
徐庆锋
季晓梦
应宏伟
张晓帅
朱成伟
周秋培
机构
杭州市电力设计院有限公司
河海大学岩土力学与堤坝工程教育部重点实验室
浙江大学滨海和城市岩土工程研究中心
出处
《隧道建设(中英文)》
北大核心
2025年第8期1494-1504,共11页
基金
国家自然科学基金(52408402)
中央高校基本科研业务费专项资金(226-2024-00112)
浙江大有集团有限公司科研项目(DY2023-03)。
文摘
为研究隧道开挖失稳导致的地表沉陷等大变形问题,构建基于动态摩擦因数的Drucker-Prager弹塑性本构模型,并将其嵌入到光滑粒子动力学(smoothed particle hydrodynamics,SPH)数值方法的理论框架。采用筒仓颗粒流及隧道垮塌试验验证所提出的数值方法。在筒仓颗粒流试验中通过粒子图像测速技术(particle image velocimetry,PIV)观测到流动中明显的倒三角区域,并在SPH模拟中进一步得到应变场与应力场的分布,然后基于实际工程,建立隧道垮塌SPH分析模型,研究静摩擦因数和埋深比对隧道垮塌冲出距离及地表沉陷范围的影响。结果表明:1)开挖面土方冲出距离随着静摩擦因数的减少而增大,土体之间的摩擦力降低,导致土体更容易发生滑动,使得开挖面稳定性下降;2)随着静摩擦因数的降低,隧道开挖时土体的应力释放更加明显,导致地表沉降槽的宽度和深度增加;3)隧道埋深比对沉降槽形状影响较大,但对于开挖面土方冲出距离影响较小;4)随着埋深比的增大,地表沉降槽更浅且更为对称。
关键词
隧道开挖面失稳
地表沉陷
光滑粒子动力学
筒仓颗粒流
大变形
摩擦因数关系式
Keywords
tunnel face instability
ground subsidence
smoothed particle hydrodynamics
silo flow
large deformation
friction coefficient relation
分类号
U45 [建筑科学—桥梁与隧道工程]
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职称材料
题名
砂层隧道开挖面失稳对侧邻既有框架结构的影响
被引量：
1
2
作者
吕金彪
张旺
沈宇鹏
机构
北京市政建设集团有限责任公司
中交公路规划设计院有限公司
北京交通大学土木建筑工程学院
出处
《铁道建筑》
北大核心
2023年第3期108-112,共5页
文摘
通过设计小尺寸模型试验,探究在不同埋深、不同施工方法下砂层中新建隧道开挖面失稳对侧邻既有框架结构的影响。结果表明:隧道开挖面发生失稳时,在开挖面前方地层中产生的松动区先呈半个心形,然后沿竖向和横向扩展,逐渐呈上宽下窄的喇叭形,此时地表产生沉降;不同埋深、不同施工方法下开挖面前方土压力均先迅速减小,然后小幅上下波动,最后趋于稳定;隧道埋深和施工方法对地表最大沉降影响很大,地表沉降随隧道埋深增加而减少,采用中隔壁法施工时地表沉降仅为全断面法的17.7%;隧道开挖面失稳会导致既有框架结构产生纵向弯矩,随隧道埋深增加,结构中更多位置出现纵向弯矩;既有结构内力随失稳程度增加而增大,靠隧道侧既有框架结构受影响更大。
关键词
地铁
模型试验
隧道开挖面失稳
既有结构
地表沉降
砂层
隧道
Keywords
subway
model test
instability of tunnel excavation surface
existing structure
surface subsidence
tunnel in sand stratum
分类号
U455.4 [建筑科学—桥梁与隧道工程]
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职称材料
题名
开挖面失稳导致地下结构变形破坏的离心模拟
被引量：
1
3
作者
张建红
王爱霞
陈湘生
机构
清华大学水圈科学与水利工程全国重点实验室
深圳大学土木与交通工程学院
出处
《岩土工程学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024年第S01期6-10,共5页
基金
国家自然科学基金项目(52090084,52279101)。
文摘
城市密集地下工程结构群下进行地下空间开发遭遇复杂地质环境时,可能会导致隧道开挖面失稳从而对既有结构的安全造成巨大威胁。开展了三个离心模型试验,模拟均质粉土地基和有黏土夹层的粉土地基中多层既有地下结构,研发了模拟隧道开挖面失稳的试验技术,再现了施工扰动引发的土体破坏模式和既有结构变形破坏机理。试验表明,控制开挖面位移(0.48H,H为开挖面高度)或者开挖面附近存在黏土夹层时,其附近形成的土拱有效地控制破坏区域,显著降低既有隧道的变形和应变,最终竖向变形为0.3~0.35 m,最大拉应变为850微应变;如果开挖面位移增大至0.86H,均质粉土地基出现整体失稳,既有隧道的最终竖向变形0.48 m,最大拉应变达到1900微应变。
关键词
地下工程结构群
隧道开挖面失稳
变形破坏机理
Keywords
existing structure
instability of tunnel face
deformation and failure mechanism
分类号
TU432 [建筑科学—岩土工程]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
基于SPH方法的隧道开挖面失稳大变形分析
徐庆锋
季晓梦
应宏伟
张晓帅
朱成伟
周秋培
《隧道建设(中英文)》
北大核心
2025
0
在线阅读
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职称材料
2
砂层隧道开挖面失稳对侧邻既有框架结构的影响
吕金彪
张旺
沈宇鹏
《铁道建筑》
北大核心
2023
1
在线阅读
下载PDF
职称材料
3
开挖面失稳导致地下结构变形破坏的离心模拟
张建红
王爱霞
陈湘生
《岩土工程学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024
1
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职称材料
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