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考虑损伤效应的岩石类材料局部化特性分析

岩土力学 2007年第1期28卷 1-6页

作者：栾茂田王忠昶杨庆大连理工大学海岸和近海工程国家重点实验室

在各向同性损伤条件下,考虑岩石损伤过程中的刚度降低和体积扩容,通过理论推导建立了岩石发生分叉失稳时的最大硬化模量和临界局部化方向,探讨了局部化方向角对于岩石的损伤程度和初始泊松比的依赖关系,并对平面应力与平面应变两种条件... 详细信息

在各向同性损伤条件下,考虑岩石损伤过程中的刚度降低和体积扩容,通过理论推导建立了岩石发生分叉失稳时的最大硬化模量和临界局部化方向,探讨了局部化方向角对于岩石的损伤程度和初始泊松比的依赖关系,并对平面应力与平面应变两种条件下单轴拉伸试件的分叉特性进行了对比分析。研究表明,岩石的初始泊松比与损伤程度越大,局部化方向角越大;尽管平面应力与平面应变条件下单轴拉伸问题的局部化方向角具有相似的变化趋势,但平面应力条件下的局部化方向角低于平面应变条件下同样情况下的局部化方向角。

关键词：损伤弱化最大硬化模量分叉局部化方向岩石类材料

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基于不同权函数的非局部理论对比分析

西安交通大学学报 2006年第11期40卷 1348-1351,1356页

作者：王忠昶栾茂田杨庆大连理工大学海岸和近海工程国家重点实验室

为研究非局部理论中权函数的性质及其选取原则,针对不同形式的权函数,探讨了影响域及其对内部长度因子的依赖性.根据基于不同形式权函数的非局部理论,分析了Ⅰ-Ⅱ型复合裂纹尖端的应变场.分析表明:非局部理论能够消除裂纹尖端应变场的... 详细信息

为研究非局部理论中权函数的性质及其选取原则,针对不同形式的权函数,探讨了影响域及其对内部长度因子的依赖性.根据基于不同形式权函数的非局部理论,分析了Ⅰ-Ⅱ型复合裂纹尖端的应变场.分析表明:非局部理论能够消除裂纹尖端应变场的奇异性;内部长度因子越大,对裂纹尖端的非局部应变场削弱也越大;以高斯分布函数作为权函数所得到的非局部应变值最小,基于钟型权函数的非局部理论所得到的非局部应变值最大,而基于格林函数的非局部理论所得到的结果介于两者之间.进而探讨了应力强度因子对于非局部各个应变分量的影响.

关键词：非局部权函数内部长度因子复合型裂纹应力强度因子奇异性

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地下洞室群围岩关键块体的确定性搜索

水力发电学报 2009年第2期28卷 72-77,109页

作者：王忠昶杨庆赵德深大连大学建筑工程学院辽宁大连116622 大连理工大学土木水利学院辽宁大连116024

为了有效地防止建于坚硬岩体中的水电站地下厂房围岩中的块体崩塌现象,在对荒沟水电站地下厂房系统地质条件详细勘察的基础上,运用适用于分析不连续面发育的破碎岩体的块体理论,依据探硐揭露的不连续面的产状,测点坐标等工程数据,采用... 详细信息

为了有效地防止建于坚硬岩体中的水电站地下厂房围岩中的块体崩塌现象,在对荒沟水电站地下厂房系统地质条件详细勘察的基础上,运用适用于分析不连续面发育的破碎岩体的块体理论,依据探硐揭露的不连续面的产状,测点坐标等工程数据,采用矢量分析法编制了洞室稳定性矢量分析程序VATS(Vector Analysis for Tunnel Stability),实现了对地下厂房系统洞室群围岩中关键块体的确定性搜索,获取了生成关键块体的不连续面的可能组合、确切位置及其稳定性参数,并以AUTOCAD程序为可视化平台,图形展示不同部位中关键块体的几何分布特征,从而为开挖及加固方案的设计提供依据。

关键词：岩土力学洞室稳定性矢量分析程序关键块体理论地下厂房系统不连续面

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关于非线性非局部应变梯度模型的探讨

大连理工大学学报 2007年第1期47卷 68-72页

作者：王忠昶栾茂田杨庆大连理工大学海岸和近海工程国家重点实验室

考虑线性软化模型不能反映材料软化变形复杂性的不足,选取高斯正态分布函数作为非局部理论的权函数,同时采用指数型应力衰减模式考虑软化的非线性特征,进一步地将这种非线性非局部理论与采用L ap lace算子考虑塑性应变梯度效应的塑性梯... 详细信息

考虑线性软化模型不能反映材料软化变形复杂性的不足,选取高斯正态分布函数作为非局部理论的权函数,同时采用指数型应力衰减模式考虑软化的非线性特征,进一步地将这种非线性非局部理论与采用L ap lace算子考虑塑性应变梯度效应的塑性梯度理论相结合,建议了一种非线性非局部应变梯度模型,并据此针对各向同性单向拉伸杆的力学响应进行了分析,将计算结果与线性软化模型进行了对比.结果表明:在非线性软化模型中,尽管塑性应变分布形式与线性软化模型的相同,但塑性应变同时依赖于应力降与破坏极限应变,两者最大应变是不同的.

关键词：非线性非局部化应变梯度软化

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预应力锚固机制数值模拟研究

大连理工大学学报 2009年第2期49卷 254-260页

作者：王忠昶杨庆赵德深大连理工大学土木水利学院岩土工程研究所辽宁大连116024 大连大学建筑工程学院辽宁大连116622 大连理工大学海岸和近海工程国家重点实验室辽宁大连116024

针对预应力锚索加固时锚固段与自由段受力机制的不同,依据等效应变和等效温度法建议了一种新的预应力施加方法,并采用有限元方法模拟了预应力锚索加固岩体的受力机制.给出了不同锚固条件下锚固段和岩体的受力变形特征,指出了应用预应力... 详细信息

针对预应力锚索加固时锚固段与自由段受力机制的不同,依据等效应变和等效温度法建议了一种新的预应力施加方法,并采用有限元方法模拟了预应力锚索加固岩体的受力机制.给出了不同锚固条件下锚固段和岩体的受力变形特征,指出了应用预应力锚索加固时应该注意的问题:张拉式预应力锚索加固的岩体在内锚固段周围的岩体是受拉的,群锚时使得内锚固段附近的岩体形成拉应力带,这种拉应力带对岩体的稳定十分不利,应积极采用不等长锚索,以使内锚头分散布置在岩体的不同层位中;群锚条件下锚索之间外锚头位置岩体有受拉现象,在满足工程需要的条件下锚索的布置间距应适当放大.

关键词：预应力数值模拟拉应力区锚固

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衬砌管片破损诱发无水砂卵石层塌陷试验研究

铁道工程学报 2022年第5期39卷 8-13,46页

作者：王忠昶李国伟潘科大连交通大学大连116000

研究目的:为探求地下水位以上砂卵石层中隧道衬砌破损漏砂诱发的地层塌陷问题,本文通过自行设计的一套可以控制圆形漏口大小的地下工程漏砂可视化试验装置,分别试验研究卵石颗粒含量、土层厚度等影响因素对于地层塌陷、溃砂的影响规律,... 详细信息

研究目的:为探求地下水位以上砂卵石层中隧道衬砌破损漏砂诱发的地层塌陷问题,本文通过自行设计的一套可以控制圆形漏口大小的地下工程漏砂可视化试验装置,分别试验研究卵石颗粒含量、土层厚度等影响因素对于地层塌陷、溃砂的影响规律,得到不同工况下土层的塌陷影响范围、沉降剖立面形态曲线,从而对溃砂灾害中的砂土运移规律和成拱机理进行探究。研究结论:(1)当厚跨比大于11.1时,土层不发生塌陷,当厚跨比大于4小于11.1,卵石颗粒含量大于临界卵石颗粒含量时,土层仅发生塌陷但不溃砂,小于该数值后,土层会发生溃砂,当厚跨比小于4时,无论卵石颗粒含量多大,土体均发生溃砂;(2)溃砂过程可大致分为四个阶段:初始阶段、贯通阶段、扩径阶段和稳定阶段;(3)固定卵石颗粒含量、漏口直径的情况下,塌陷影响范围和塌陷中心深度随土层厚度的增大而增大;圆形漏口诱发的塌陷在平面上呈圆形,剖面上近似呈二次曲线,立面上近似呈漏斗形;(4)土体溃砂后的塌陷范围与形状破坏角有关,破坏角比土体天然休止角大18°;(5)本文研究结果可为同类隧道工程的灾害治理及预防提供借鉴和参考。

关键词：塌陷溃砂卵石颗粒含量土层厚度厚跨比

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卤水井开采对铁路桥梁群桩的影响分析

中国铁道科学 2017年第4期38卷 40-46页

作者：王忠昶李亚洲白海峰大连交通大学土木与安全工程学院辽宁大连116028

为研究卤水井开采对德州—大家洼铁路沿线桥梁安全性的影响,在现场监测数据的基础上,采用有限差分软件FLAC3D建立多口卤水井开采条件下带承台群桩的三维计算模型,分析井内不同地下水位降时的桩土沉降特性及各单桩的内力分布规律。结果表... 详细信息

为研究卤水井开采对德州—大家洼铁路沿线桥梁安全性的影响,在现场监测数据的基础上,采用有限差分软件FLAC3D建立多口卤水井开采条件下带承台群桩的三维计算模型,分析井内不同地下水位降时的桩土沉降特性及各单桩的内力分布规律。结果表明:随着地下水位的下降,地面沉降范围逐渐增大且呈漏斗状分布,沉降漏斗的中心位于群井的中心,地面沉降范围在距群井中心100m内;群桩沉降主要发生在地下水位从-9m下降至-33.1m的过程中,此阶段群桩沉降量占工后总沉量的64.7%;随着地下水位的下降,各桩的轴力沿桩身先增大后减小,桩身上部负摩阻力的作用区域逐渐增大,且负摩阻力沿桩身先增大后减小,各桩最大轴力所在截面和中性点不断下移;在相同的地下水位降条件下,各桩轴力和负摩阻力的大小顺序为角桩>侧桩>近井中桩>中桩;抽水结束且群桩沉降达到稳定后,角桩桩底侧面受到的正摩阻力最大,为75kPa。

关键词：卤水井开采群桩沉降轴力摩阻力铁路桥数值模拟

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裂隙岩体锚固止裂的数值模拟研究

岩石力学与工程学报 2007年第A01期26卷 3446-3451页

作者：王忠昶栾茂田杨庆赵德深大连大学建筑工程学院辽宁大连116622 大连理工大学海岸和近海工程国家重点实验室

压剪应力作用的裂隙岩体其裂纹尖端附近将产生较大的塑性屈服区,从应变角度出发研究裂纹的扩展路径,应用等效应变与降温法施加锚索的预应力,依据裂纹最短塑性区距离判据对不同倾角裂纹的锚固止裂机制进行有限元模拟,比较有无预应力锚固... 详细信息

压剪应力作用的裂隙岩体其裂纹尖端附近将产生较大的塑性屈服区,从应变角度出发研究裂纹的扩展路径,应用等效应变与降温法施加锚索的预应力,依据裂纹最短塑性区距离判据对不同倾角裂纹的锚固止裂机制进行有限元模拟,比较有无预应力锚固条件下不同倾角裂纹尖端的强度因子与应变变化及裂纹面上下中节点的位移错动规律。研究结果表明:当裂纹倾角为30°～60°时,预应力锚索对岩体的加固作用明显;裂纹倾角为45°时,预应力锚索锚固影响作用最明显,此时裂纹尖端的应力、应变集中现象得到削弱,裂纹尖端附近的塑性应变梯度减小;裂纹倾角为0°,90°时,裂纹尖端的最小塑性区距离值比相应的未锚固条件下的值大,裂隙岩体预应力锚索锚固时对岩体的压缩效应远大于其剪切效应。

关键词：岩体力学最短塑性区距离压剪裂纹预应力

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考虑渗流效应的盾构始发井土压力研究

中国矿业大学学报 2016年第5期45卷 930-936页

作者：冯梅梅吴疆宇王忠昶中国矿业大学深部岩土力学与地下工程国家重点实验室力学与建筑工程学院江苏徐州221116 大连交通大学土木与安全工程学院辽宁大连116021

采用统一强度理论推导出极限状态条件下考虑渗流效应的土压力计算公式,引入了中主应力对土压力的影响参数b,提出了与各土层物理力学参数相关的系数ξ,研究了某盾构始发井围护工程土压力的分布特征.结果表明:影响参数b不同,中主应力对土... 详细信息

采用统一强度理论推导出极限状态条件下考虑渗流效应的土压力计算公式,引入了中主应力对土压力的影响参数b,提出了与各土层物理力学参数相关的系数ξ,研究了某盾构始发井围护工程土压力的分布特征.结果表明:影响参数b不同,中主应力对土压力的计算结果影响程度不同,b值愈大,主动土压力pa愈小,引起土压力值的最大差异可达18%;渗流效应对地下连续墙侧的水土压力影响较大,与未考虑渗流的计算结果相比,最大差异可达20%;系数ξ与土层的水力梯度相关,其计算多层土时的水压力分布呈非线性,得到的总压力值更接近实际情况.

关键词：基坑工程水土压力统一强度理论中间主应力渗流