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基于黏聚力裂缝模型的反倾层状岩质边坡倾倒破坏模拟
被引量：
9
1
作者
马文著
徐衍
+1 位作者
李晓雷
陈敏
《水文地质工程地质》
CAS
CSCD
北大核心
2020年第5期150-160,共11页
反倾层状岩质边坡的倾倒破坏是一种常见的地质灾害。为探究开挖条件下反倾层状岩质边坡的倾倒破坏机制以及层间剪切强度、岩层厚度因素对破坏特征的影响,利用ABAQUS有限元软件,建立黏聚力裂缝模型(Cohesive Crack Model,CCM),基于连续-...
反倾层状岩质边坡的倾倒破坏是一种常见的地质灾害。为探究开挖条件下反倾层状岩质边坡的倾倒破坏机制以及层间剪切强度、岩层厚度因素对破坏特征的影响,利用ABAQUS有限元软件,建立黏聚力裂缝模型(Cohesive Crack Model,CCM),基于连续-离散方法,经参数标定和对比,建立反倾层状岩质边坡CCM,采用开挖并增重的方式诱发边坡倾倒破坏。数值模拟结果与古水水电站坝前倾倒变形体离心模型试验结果基本一致,验证了CCM的正确性。进一步,基于以上参数及模型,研究了反倾层状岩质边坡的破坏演化过程和应力分布特征,并探讨层间剪切强度对边坡倾倒破坏特征的影响。结果表明:坡体前缘首先发生局部折断,后缘出现明显拉裂缝,反倾岩层由下往上依次折断直至倾倒体中部(一级破裂面)。随后,坡体前缘的表层岩层被挤出,形成二级破裂面,最后一级破裂面扩展至坡体后缘,形成连通宏观的破裂面。最后,二级破裂面扩展至坡体中部,边坡完全倾倒破坏;破裂面基本沿层间法向应力峰值位置连线发育;层间剪切强度对边坡倾倒破坏特征具有显著的影响,随着层间剪切强度的增大,岩层初始折断位置逐渐降低,垮塌范围逐渐减小,破裂面倾角增大;坡体层厚越大,一级破裂面分布越深,垮塌区范围越大,坡体滑动的整体性越强。研究成果可为反倾层状岩质边坡倾倒破坏的分析和监测提供有效计算方法及依据,为此类滑坡灾害的防治提供一定参考。
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关键词
反倾边坡
黏
聚
力
裂缝
模型
破坏形态
层间法应力
层间剪切强度
岩层厚度
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职称材料
钢衬钢筋混凝土管道开裂机理及模拟技术研究
被引量：
4
2
作者
马铢
伍鹤皋
石长征
《天津大学学报（自然科学与工程技术版）》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2022年第1期46-56,共11页
钢衬钢筋混凝土管道在设计上允许外包混凝土开裂,确定其裂缝发展规律和结构的承载特性是评估管道能否长期安全稳定运行的前提,但现有的解析公式多是半理论半经验公式,不同的公式计算结果误差较大,有限元法成为了主要的分析方法.以往的...
钢衬钢筋混凝土管道在设计上允许外包混凝土开裂,确定其裂缝发展规律和结构的承载特性是评估管道能否长期安全稳定运行的前提,但现有的解析公式多是半理论半经验公式,不同的公式计算结果误差较大,有限元法成为了主要的分析方法.以往的有限元模型多基于损伤或者断裂理论,较少考虑二者的耦合作用,本文结合三峡水电站大比尺试验模型,建立了基于黏聚裂缝模型的有限元模型,在管道混凝土中插入内聚单元综合模拟了混凝土开裂过程中的损伤和断裂特性,得到了管道结构开裂前后的钢材应力变化规律、裂缝扩展形态以及裂缝宽度,进一步系统地讨论了内聚参数和网格尺寸的影响.有限元模拟裂缝扩展形态与模型试验时裂缝宽度中间宽、两侧较小的结论一致.管腰和管顶典型部位的裂缝宽度值与模型试验误差在10%以内,且钢材应力起伏与裂缝位置相呼应.更改内聚参数和网格尺寸发现,在合理的取值范围内,混凝土裂缝扩展、钢材承载规律与试验结果基本一致,但内聚刚度取值过小会导致混凝土开裂提前,黏结系数取值过大或者单元尺寸过大会使计算结果的精度降低.因此在采用黏聚裂缝模型模拟管道混凝土开裂时,应在保证计算收敛的前提下,尽可能取较小的黏结系数和足够大的内聚刚度,以提高计算结果的精度.
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关键词
钢衬钢筋混凝土管道
数值模拟
黏聚裂缝模型
裂缝
扩展
裂缝
宽度
承载特性
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职称材料
题名
基于黏聚力裂缝模型的反倾层状岩质边坡倾倒破坏模拟
被引量：
9
1
作者
马文著
徐衍
李晓雷
陈敏
机构
河北工业大学土木与交通学院
北京科技大学土木与资源工程学院
中水北方勘测设计研究有限责任公司
宿迁市宿城区水利局
出处
《水文地质工程地质》
CAS
CSCD
北大核心
2020年第5期150-160,共11页
基金
国家自然科学基金青年项目资助(51678048)
河北省自然科学基金项目资助(D2020202002)。
文摘
反倾层状岩质边坡的倾倒破坏是一种常见的地质灾害。为探究开挖条件下反倾层状岩质边坡的倾倒破坏机制以及层间剪切强度、岩层厚度因素对破坏特征的影响,利用ABAQUS有限元软件,建立黏聚力裂缝模型(Cohesive Crack Model,CCM),基于连续-离散方法,经参数标定和对比,建立反倾层状岩质边坡CCM,采用开挖并增重的方式诱发边坡倾倒破坏。数值模拟结果与古水水电站坝前倾倒变形体离心模型试验结果基本一致,验证了CCM的正确性。进一步,基于以上参数及模型,研究了反倾层状岩质边坡的破坏演化过程和应力分布特征,并探讨层间剪切强度对边坡倾倒破坏特征的影响。结果表明:坡体前缘首先发生局部折断,后缘出现明显拉裂缝,反倾岩层由下往上依次折断直至倾倒体中部(一级破裂面)。随后,坡体前缘的表层岩层被挤出,形成二级破裂面,最后一级破裂面扩展至坡体后缘,形成连通宏观的破裂面。最后,二级破裂面扩展至坡体中部,边坡完全倾倒破坏;破裂面基本沿层间法向应力峰值位置连线发育;层间剪切强度对边坡倾倒破坏特征具有显著的影响,随着层间剪切强度的增大,岩层初始折断位置逐渐降低,垮塌范围逐渐减小,破裂面倾角增大;坡体层厚越大,一级破裂面分布越深,垮塌区范围越大,坡体滑动的整体性越强。研究成果可为反倾层状岩质边坡倾倒破坏的分析和监测提供有效计算方法及依据,为此类滑坡灾害的防治提供一定参考。
关键词
反倾边坡
黏
聚
力
裂缝
模型
破坏形态
层间法应力
层间剪切强度
岩层厚度
Keywords
anti-dip slope
cohesive crack model
failure mode
inter-layer normal stress
shear strength between layers
rock stratum thickness
分类号
P642.2 [天文地球—工程地质学]
TU457 [建筑科学—岩土工程]
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职称材料
题名
钢衬钢筋混凝土管道开裂机理及模拟技术研究
被引量：
4
2
作者
马铢
伍鹤皋
石长征
机构
武汉大学水资源与水电工程科学国家重点实验室
出处
《天津大学学报（自然科学与工程技术版）》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2022年第1期46-56,共11页
基金
国家重点研发计划资助项目(2016YFC0401803).
文摘
钢衬钢筋混凝土管道在设计上允许外包混凝土开裂,确定其裂缝发展规律和结构的承载特性是评估管道能否长期安全稳定运行的前提,但现有的解析公式多是半理论半经验公式,不同的公式计算结果误差较大,有限元法成为了主要的分析方法.以往的有限元模型多基于损伤或者断裂理论,较少考虑二者的耦合作用,本文结合三峡水电站大比尺试验模型,建立了基于黏聚裂缝模型的有限元模型,在管道混凝土中插入内聚单元综合模拟了混凝土开裂过程中的损伤和断裂特性,得到了管道结构开裂前后的钢材应力变化规律、裂缝扩展形态以及裂缝宽度,进一步系统地讨论了内聚参数和网格尺寸的影响.有限元模拟裂缝扩展形态与模型试验时裂缝宽度中间宽、两侧较小的结论一致.管腰和管顶典型部位的裂缝宽度值与模型试验误差在10%以内,且钢材应力起伏与裂缝位置相呼应.更改内聚参数和网格尺寸发现,在合理的取值范围内,混凝土裂缝扩展、钢材承载规律与试验结果基本一致,但内聚刚度取值过小会导致混凝土开裂提前,黏结系数取值过大或者单元尺寸过大会使计算结果的精度降低.因此在采用黏聚裂缝模型模拟管道混凝土开裂时,应在保证计算收敛的前提下,尽可能取较小的黏结系数和足够大的内聚刚度,以提高计算结果的精度.
关键词
钢衬钢筋混凝土管道
数值模拟
黏聚裂缝模型
裂缝
扩展
裂缝
宽度
承载特性
Keywords
steel-lined reinforced concrete penstock
numerical simulation
cohesive crack model
crack propaga-tion
crack width
bearing characteristics
分类号
TV732.4 [水利工程—水利水电工程]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
基于黏聚力裂缝模型的反倾层状岩质边坡倾倒破坏模拟
马文著
徐衍
李晓雷
陈敏
《水文地质工程地质》
CAS
CSCD
北大核心
2020
9
在线阅读
下载PDF
职称材料
2
钢衬钢筋混凝土管道开裂机理及模拟技术研究
马铢
伍鹤皋
石长征
《天津大学学报（自然科学与工程技术版）》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2022
4
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