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长水机场下穿隧道悬臂掘进机施工路径规划及围岩损伤特征分析
1
作者
薛亚东
张庆雨
+3 位作者
郭永发
丁文云
杨进京
康殿海
《隧道建设(中英文)》
北大核心
2025年第6期1076-1089,共14页
针对大断面机场下穿隧道施工中爆破法扰动围岩的技术难题,以渝昆高铁长水机场隧道为依托,提出基于悬臂掘进机法的低扰动施工路径规划与围岩损伤演化分析方法。基于FLAC3D软件构建三维数值模型,采用分块多步开挖法模拟悬臂掘进机渐进开...
针对大断面机场下穿隧道施工中爆破法扰动围岩的技术难题,以渝昆高铁长水机场隧道为依托,提出基于悬臂掘进机法的低扰动施工路径规划与围岩损伤演化分析方法。基于FLAC3D软件构建三维数值模型,采用分块多步开挖法模拟悬臂掘进机渐进开挖过程,通过渐进释放围岩荷载,精确表征机械开挖的低扰动特性。结合现场松动圈测试与孔内光学摄像,构建数值模拟与工程实测的交叉验证机制,重点分析悬臂掘进机施工路径及Ⅲ—Ⅴ级围岩条件下位移场、应力场及塑性区的时变特性。研究表明:1)分块多步开挖法可有效模拟悬臂掘进机渐进式开挖特性,数值模拟结果与现场测试数据吻合度高,证实了该方法的科学性及适应性。2)相比于常规掘进路径,分块掘进路径可降低Ⅴ级围岩的拱顶沉降21.7%,有效控制围岩变形。3)围岩损伤特征呈现显著等级相关性,Ⅲ、Ⅳ级围岩损伤集中于隧道轮廓附近,塑性区以拉伸破坏为主;而Ⅴ级围岩损伤范围扩大,剪切破坏占比显著增加。
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关键词
悬臂掘进机
机场下穿隧道
围岩损伤
松动圈测试
数值模拟
路径规划
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职称材料
基于嫦娥五号月壤粒形特征的离散元模拟方法
被引量：
5
2
作者
王思远
蒋明镜
《岩土工程学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024年第4期833-842,共10页
为满足当前中国探月任务中的“堪测、采、建”战略规划,获取更加贴近真实的月壤物理力学特性,考虑月壤颗粒形状的影响,结合嫦娥五号探月任务中的月壤颗粒图像,将月壤粒形特征与颗粒级配联系起来,提出考虑中国月壤粒形特征的离散元数值...
为满足当前中国探月任务中的“堪测、采、建”战略规划,获取更加贴近真实的月壤物理力学特性,考虑月壤颗粒形状的影响,结合嫦娥五号探月任务中的月壤颗粒图像,将月壤粒形特征与颗粒级配联系起来,提出考虑中国月壤粒形特征的离散元数值模拟方法。首先,基于嫦娥五号探月任务获取的部分月壤颗粒图像,对颗粒的形状特征及尺寸信息进行提取,依据其球度特征将月壤的颗粒形态分为6类,并同月壤颗粒的粒形特征与颗粒尺寸建立对应关系;其次,结合本团队开发的三维离散元月壤接触模型,引入形状参数用以表征月壤颗粒的抗转动能力,进而在离散元中考虑月壤颗粒的粒形特征,最终建立考虑中国月壤粒形特征的离散元数值模型;通过与已知月壤试验结果的对比表明,该方法可将月壤颗粒形状的可变性直接映射到离散元中。在此基础上,通过与不考虑粒形特征的数值样进行对比,探究考虑月壤粒形特征的优势。结果表明:含嫦娥五号月壤粒形特征的离散元数值模型可以有效捕捉月壤力学行为的主要特征,为开展月球资源勘探及开发利用研究提供基础。
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关键词
月壤
粒形特征
三轴压缩
宏微观特性
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职称材料
三轴剪切条件下胶结型深海能源土应变局部化离散元模拟分析
被引量：
4
3
作者
王思远
蒋明镜
+1 位作者
李承超
张旭东
《岩土力学》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2023年第11期3307-3317,3338,共12页
天然气水合物(后简称为“水合物”)开采期间会导致其储层的变形和破坏,继而引发一系列的工程问题。为实现水合物安全有效的开采,需要对其赋存条件下的水合物沉积物(后称为“能源土”)的剪切变形特性进行相应研究。采用温-压-力-化胶结...
天然气水合物(后简称为“水合物”)开采期间会导致其储层的变形和破坏,继而引发一系列的工程问题。为实现水合物安全有效的开采,需要对其赋存条件下的水合物沉积物(后称为“能源土”)的剪切变形特性进行相应研究。采用温-压-力-化胶结接触模型用以考虑水合物的胶结效应和对赋存环境温度压力的敏感性。此外,柔性边界被应用于离散元模拟的三轴剪切试验,用以保证剪切带的充分演化。通过考虑局部变形、孔隙率、平均纯转动率、胶结破坏及组构各项异性等变量研究了剪切带的形成规律及其宏微观机制。结果表明:(1)在三轴剪切试验中所采用的柔性边界在有效模拟深海能源土的应力-应变及体变响应的同时保证了试样的自由变形。(2)剪切带在剪切初期应变硬化阶段已经开始萌发,并在应变软化阶段愈发明显。(3)剪切带内外宏微观参量例如颗粒转动、局部孔隙率变化等均表现出明显差异。(4)水合物胶结的存在对于其宿主砂土具有双重作用,一方面增强了其强度特性,另一方面作为剪切过程中的薄弱环节率先发生破坏促使剪切带的萌发。研究结果对于理解深海能源土变形中的细观演化机制具有参考价值。
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关键词
能源土
离散元法
应变局部化
宏细观机制
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职称材料
题名
长水机场下穿隧道悬臂掘进机施工路径规划及围岩损伤特征分析
1
作者
薛亚东
张庆雨
郭永发
丁文云
杨进京
康殿海
机构
同济大学土木工程学院岩土工程系
中铁二院昆明勘察设计研究院有限责任公司
南京世纪智探科技有限公司
出处
《隧道建设(中英文)》
北大核心
2025年第6期1076-1089,共14页
基金
云南科技厅重点研发计划(202303AA080003)
同济大学2023年度学科交叉联合攻关项目(2023-2-YB-08)。
文摘
针对大断面机场下穿隧道施工中爆破法扰动围岩的技术难题,以渝昆高铁长水机场隧道为依托,提出基于悬臂掘进机法的低扰动施工路径规划与围岩损伤演化分析方法。基于FLAC3D软件构建三维数值模型,采用分块多步开挖法模拟悬臂掘进机渐进开挖过程,通过渐进释放围岩荷载,精确表征机械开挖的低扰动特性。结合现场松动圈测试与孔内光学摄像,构建数值模拟与工程实测的交叉验证机制,重点分析悬臂掘进机施工路径及Ⅲ—Ⅴ级围岩条件下位移场、应力场及塑性区的时变特性。研究表明:1)分块多步开挖法可有效模拟悬臂掘进机渐进式开挖特性,数值模拟结果与现场测试数据吻合度高,证实了该方法的科学性及适应性。2)相比于常规掘进路径,分块掘进路径可降低Ⅴ级围岩的拱顶沉降21.7%,有效控制围岩变形。3)围岩损伤特征呈现显著等级相关性,Ⅲ、Ⅳ级围岩损伤集中于隧道轮廓附近,塑性区以拉伸破坏为主;而Ⅴ级围岩损伤范围扩大,剪切破坏占比显著增加。
关键词
悬臂掘进机
机场下穿隧道
围岩损伤
松动圈测试
数值模拟
路径规划
Keywords
cantilever roadheader
tunnel crosses beneath airport
surrounding rock damage
loose zone test
numerical simulation
path planning
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
基于嫦娥五号月壤粒形特征的离散元模拟方法
被引量：
5
2
作者
王思远
蒋明镜
机构
天津
大学
建筑
工程
学院
苏州科技
大学
土木工程
学院
同济大学
土木工程
减灾国家重点实验室
同济大学土木工程学院岩土工程系
出处
《岩土工程学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024年第4期833-842,共10页
基金
海南省重点研发计划项目(ZDYF2021SHFZ264)
国家重大自然灾害防控与公共安全重点专项项目(2022YFC3003403)
+2 种基金
国家自然科学基金创新研究群体项目(42221002)
国家自然科学基金重大项目(51890911)
土木工程防灾国家重点实验室自主研究课题基金项目(SLDRCE19-A-06)。
文摘
为满足当前中国探月任务中的“堪测、采、建”战略规划,获取更加贴近真实的月壤物理力学特性,考虑月壤颗粒形状的影响,结合嫦娥五号探月任务中的月壤颗粒图像,将月壤粒形特征与颗粒级配联系起来,提出考虑中国月壤粒形特征的离散元数值模拟方法。首先,基于嫦娥五号探月任务获取的部分月壤颗粒图像,对颗粒的形状特征及尺寸信息进行提取,依据其球度特征将月壤的颗粒形态分为6类,并同月壤颗粒的粒形特征与颗粒尺寸建立对应关系;其次,结合本团队开发的三维离散元月壤接触模型,引入形状参数用以表征月壤颗粒的抗转动能力,进而在离散元中考虑月壤颗粒的粒形特征,最终建立考虑中国月壤粒形特征的离散元数值模型;通过与已知月壤试验结果的对比表明,该方法可将月壤颗粒形状的可变性直接映射到离散元中。在此基础上,通过与不考虑粒形特征的数值样进行对比,探究考虑月壤粒形特征的优势。结果表明:含嫦娥五号月壤粒形特征的离散元数值模型可以有效捕捉月壤力学行为的主要特征,为开展月球资源勘探及开发利用研究提供基础。
关键词
月壤
粒形特征
三轴压缩
宏微观特性
Keywords
lunar regolith
particle shape characteristic
triaxial compressed test
macro-and micro-mechanical property
分类号
TU43 [建筑科学—岩土工程]
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职称材料
题名
三轴剪切条件下胶结型深海能源土应变局部化离散元模拟分析
被引量：
4
3
作者
王思远
蒋明镜
李承超
张旭东
机构
天津
大学
土木工程
学院
土木工程
系
苏州科技
大学
土木工程
学院
同济大学
土木工程
减灾国家重点实验室
同济大学土木工程学院岩土工程系
出处
《岩土力学》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2023年第11期3307-3317,3338,共12页
基金
国家重大自然灾害防控与公共安全重点专项(No.2022YFC3003403)
国家自然科学基金创新研究群体项目(No.42221002)
+2 种基金
国家自然科学基金重大项目(No.51890911)
江苏省高等学校基础科学(自然科学)研究面上项目(No.22KJB570004)
海南省重点研发计划项目(No.ZDYF2021SHFZ264)。
文摘
天然气水合物(后简称为“水合物”)开采期间会导致其储层的变形和破坏,继而引发一系列的工程问题。为实现水合物安全有效的开采,需要对其赋存条件下的水合物沉积物(后称为“能源土”)的剪切变形特性进行相应研究。采用温-压-力-化胶结接触模型用以考虑水合物的胶结效应和对赋存环境温度压力的敏感性。此外,柔性边界被应用于离散元模拟的三轴剪切试验,用以保证剪切带的充分演化。通过考虑局部变形、孔隙率、平均纯转动率、胶结破坏及组构各项异性等变量研究了剪切带的形成规律及其宏微观机制。结果表明:(1)在三轴剪切试验中所采用的柔性边界在有效模拟深海能源土的应力-应变及体变响应的同时保证了试样的自由变形。(2)剪切带在剪切初期应变硬化阶段已经开始萌发,并在应变软化阶段愈发明显。(3)剪切带内外宏微观参量例如颗粒转动、局部孔隙率变化等均表现出明显差异。(4)水合物胶结的存在对于其宿主砂土具有双重作用,一方面增强了其强度特性,另一方面作为剪切过程中的薄弱环节率先发生破坏促使剪切带的萌发。研究结果对于理解深海能源土变形中的细观演化机制具有参考价值。
关键词
能源土
离散元法
应变局部化
宏细观机制
Keywords
methane hydrate-bearing sediments
discrete element method
strain localization
macro-and meso-mechanism
分类号
TU441 [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
长水机场下穿隧道悬臂掘进机施工路径规划及围岩损伤特征分析
薛亚东
张庆雨
郭永发
丁文云
杨进京
康殿海
《隧道建设(中英文)》
北大核心
2025
0
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职称材料
2
基于嫦娥五号月壤粒形特征的离散元模拟方法
王思远
蒋明镜
《岩土工程学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024
5
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职称材料
3
三轴剪切条件下胶结型深海能源土应变局部化离散元模拟分析
王思远
蒋明镜
李承超
张旭东
《岩土力学》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2023
4
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职称材料
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