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基于非线性强度特征的深埋隧道围岩有限应变求解
1
作者
陈嘉骏
路喆津
+2 位作者
孟超
胡世红
赵炼恒
《铁道科学与工程学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024年第10期4148-4160,共13页
深埋隧道的围岩强度随着围压的增大而呈现出明显的非线性变化,且其具有高地应力这一显著特征使得准确评估隧道掘进过程中围岩的力学响应难以实现。引入岩石的非线性强度特征,建立深埋隧道围岩的对数应变方程,并考虑已有研究中大多忽略...
深埋隧道的围岩强度随着围压的增大而呈现出明显的非线性变化,且其具有高地应力这一显著特征使得准确评估隧道掘进过程中围岩的力学响应难以实现。引入岩石的非线性强度特征,建立深埋隧道围岩的对数应变方程,并考虑已有研究中大多忽略的岩石应变硬化特性,在有限差分循环迭代过程中使用当前节点的塑性剪切应变进行内部变量求解,提出基于统一应变硬化−应变软化本构模型和非线性剪胀模型的围岩弹塑性耦合有限应变解析方法。模型退化为小应变分析时,解析结果与经典理论解答基本一致,可以验证方法的有效性。影响参数分析表明:忽略岩石剪胀系数的非线性衰减将低估有限应变围岩的塑性区范围;随岩石剪胀特性的增强,洞壁位移、残余区半径和塑性区半径逐渐增加,且其增加幅度随围压减小而明显。岩石应变软化特性主要影响围岩残余区和软化区的占比,引起围岩位移的变化,其特性增强将显著减小塑性区半径。是否考虑岩石应变硬化特性对围岩塑性区范围的评估至关重要,但应变硬化特性的增强对塑性区的半径影响较小,其特性增强主要表现为对围岩软化区和硬化区占比的改变。采用该方法可有效评估深埋隧道有限应变围岩的塑性区范围,并为支护结构体系的设计提供理论指导。
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关键词
非线性强度特征
剪胀特性
应变硬化−应变软化
深埋隧道
有限应变
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职称材料
几种岩石强度准则的对比分析
被引量：
29
2
作者
石祥超
孟英峰
李皋
《岩土力学》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2011年第S1期209-216,共8页
采用常规三轴试验数据,以最小平均拟合差为评价指标定量地对比分析5种强度准则描述岩石非线性强度特征的适用性。结果表明:直线型Mohr-Coulomb准则不能描述岩石强度的非线性特征;抛物线型Mohr-Coulomb虽能描述岩石强度的非线性特征,但...
采用常规三轴试验数据,以最小平均拟合差为评价指标定量地对比分析5种强度准则描述岩石非线性强度特征的适用性。结果表明:直线型Mohr-Coulomb准则不能描述岩石强度的非线性特征;抛物线型Mohr-Coulomb虽能描述岩石强度的非线性特征,但拟合误差较大,计算所得强度参数与事实不符,不宜使用;对于中低围压(σ3<σc)下岩石强度的非线性特征,单参数Bieniawski准则拟合精度与Hoek-Brown准则相当或稍好,拟合精度接近于指数强度准则,均优于双参数Bieniawski准则;在高围压下岩石强度非线性特征较为显著,应用单参数Bieniawski准则或Hoek-Brown准则描述误差较大,三参数Bieniawski准则和指数强度准则拟合误差较小,可用于评价深部或特深部高应力状态下岩石的强度特征。
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关键词
岩石
强度
准则
岩石
非线性强度特征
强度
准则适用性
最小平均标准拟合差
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职称材料
题名
基于非线性强度特征的深埋隧道围岩有限应变求解
1
作者
陈嘉骏
路喆津
孟超
胡世红
赵炼恒
机构
中南大学土木工程学院
深圳市综合交通与市政工程设计研究总院有限公司
中铁工程设计咨询集团有限公司
中南大学重载铁路工程结构教育部重点实验室
中南大学轨道交通工程结构防灾减灾湖南省重点实验室
出处
《铁道科学与工程学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024年第10期4148-4160,共13页
基金
湖南省自然科学基金资助项目(2021JJ10063)。
文摘
深埋隧道的围岩强度随着围压的增大而呈现出明显的非线性变化,且其具有高地应力这一显著特征使得准确评估隧道掘进过程中围岩的力学响应难以实现。引入岩石的非线性强度特征,建立深埋隧道围岩的对数应变方程,并考虑已有研究中大多忽略的岩石应变硬化特性,在有限差分循环迭代过程中使用当前节点的塑性剪切应变进行内部变量求解,提出基于统一应变硬化−应变软化本构模型和非线性剪胀模型的围岩弹塑性耦合有限应变解析方法。模型退化为小应变分析时,解析结果与经典理论解答基本一致,可以验证方法的有效性。影响参数分析表明:忽略岩石剪胀系数的非线性衰减将低估有限应变围岩的塑性区范围;随岩石剪胀特性的增强,洞壁位移、残余区半径和塑性区半径逐渐增加,且其增加幅度随围压减小而明显。岩石应变软化特性主要影响围岩残余区和软化区的占比,引起围岩位移的变化,其特性增强将显著减小塑性区半径。是否考虑岩石应变硬化特性对围岩塑性区范围的评估至关重要,但应变硬化特性的增强对塑性区的半径影响较小,其特性增强主要表现为对围岩软化区和硬化区占比的改变。采用该方法可有效评估深埋隧道有限应变围岩的塑性区范围,并为支护结构体系的设计提供理论指导。
关键词
非线性强度特征
剪胀特性
应变硬化−应变软化
深埋隧道
有限应变
Keywords
nonlinear strength characteristics
dilatancy characteristics
strain hardening-strain softening
deeply buried tunnels
finite strain
分类号
U451 [建筑科学—桥梁与隧道工程]
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职称材料
题名
几种岩石强度准则的对比分析
被引量：
29
2
作者
石祥超
孟英峰
李皋
机构
西南石油大学油气藏地质及开发工程国家重点实验室
出处
《岩土力学》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2011年第S1期209-216,共8页
基金
国家高技术研究发展计划(863计划)项目气体钻井技术与装备(No.2006AA06A103)
国家重大专项低渗气藏特殊复杂地层高效钻井关键技术(No.2008ZX05022-005)
文摘
采用常规三轴试验数据,以最小平均拟合差为评价指标定量地对比分析5种强度准则描述岩石非线性强度特征的适用性。结果表明:直线型Mohr-Coulomb准则不能描述岩石强度的非线性特征;抛物线型Mohr-Coulomb虽能描述岩石强度的非线性特征,但拟合误差较大,计算所得强度参数与事实不符,不宜使用;对于中低围压(σ3<σc)下岩石强度的非线性特征,单参数Bieniawski准则拟合精度与Hoek-Brown准则相当或稍好,拟合精度接近于指数强度准则,均优于双参数Bieniawski准则;在高围压下岩石强度非线性特征较为显著,应用单参数Bieniawski准则或Hoek-Brown准则描述误差较大,三参数Bieniawski准则和指数强度准则拟合误差较小,可用于评价深部或特深部高应力状态下岩石的强度特征。
关键词
岩石
强度
准则
岩石
非线性强度特征
强度
准则适用性
最小平均标准拟合差
Keywords
strength criterion of rocks
nonlinear strength characteristics of rocks
applicability of strength criterion
least mean standard fitting deviation
分类号
P634.1 [天文地球—地质矿产勘探]
TU45 [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
基于非线性强度特征的深埋隧道围岩有限应变求解
陈嘉骏
路喆津
孟超
胡世红
赵炼恒
《铁道科学与工程学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024
0
在线阅读
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职称材料
2
几种岩石强度准则的对比分析
石祥超
孟英峰
李皋
《岩土力学》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2011
29
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职称材料
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0
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