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高性能泡沫混凝土隧道隔震材料研究

岩土工程学报 2013年第8期35卷 1544-1552页

作者：赵武胜陈卫忠谭贤君黄胜中科院武汉岩土力学研究所岩石力学与工程国家重点试验室湖北武汉430071 山东大学岩土与结构工程研究中心山东济南250061 中铁第四勘察设计院集团有限公司湖北武汉430063

基于泡沫混凝土作为隧道隔震材料在力学性能上的要求,开展了影响泡沫混凝土隔震性能的九因素四水平正交试验,通过正交试验得到了影响泡沫混凝土隔震性能的主要因素及各组分的最佳配合比,并研制得到了一种高性能泡沫混凝土。静力与动力... 详细信息

基于泡沫混凝土作为隧道隔震材料在力学性能上的要求,开展了影响泡沫混凝土隔震性能的九因素四水平正交试验,通过正交试验得到了影响泡沫混凝土隔震性能的主要因素及各组分的最佳配合比,并研制得到了一种高性能泡沫混凝土。静力与动力试验结果表明该高性能泡沫混凝土的强度、延性、防水性能较普通泡沫混凝土都有明显改善。同时,为验证其作为隧道隔震层的减震效果,将其运用于西藏嘎隆拉隧道洞口段的抗震计算中。数值计算结果显示高性能泡沫混凝土可以有效降低隧道衬砌单元的应力及塑性破坏区的大小,从而证明其具有良好的隔震性能。综合考虑高性能泡沫混凝土的隔震性能与经济性,研究成果对高烈度区隧道的抗震设计有较好的借鉴意义。

关键词：高性能泡沫混凝土正交试验高烈度隧道隔震层

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大直径盾构隧道管片接头抗弯性能研究

现代隧道技术 2013年第1期50卷 115-122,133页

作者：师永翔赵武胜山西省交通科学研究院太原030006 中国科学院武汉岩土力学所武汉430071

基于我国沿海地区大直径盾构隧道的结构形式,根据接头实际受力特点,运用理论分析方法提出了大直径盾构隧道接头的抗弯刚度计算公式,并将其计算结果与上海盾构隧道接头抗弯试验结果进行了分析对比,结果表明本计算结果与试验值具有良好的... 详细信息

基于我国沿海地区大直径盾构隧道的结构形式,根据接头实际受力特点,运用理论分析方法提出了大直径盾构隧道接头的抗弯刚度计算公式,并将其计算结果与上海盾构隧道接头抗弯试验结果进行了分析对比,结果表明本计算结果与试验值具有良好的吻合性。通过对目前几种常用管片、接头受力分析模型进行的比较也显示,此抗弯刚度计算方法运用到梁-弹簧模型中能够较好地预测与评价我国沿海地区大直径盾构隧道管片、接头的受力特点,对管片、接头结构设计有一定的参考价值。

关键词：大直径盾构管片接头抗弯刚度模拟计算

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盾构隧道管片混凝土接触面力学性能研究

现代隧道技术 2015年第3期52卷 119-126页

作者：赵武胜陈卫忠杨帆中国科学院武汉岩土力学研究所岩土力学与工程国家重点实验室武汉430071 山东大学岩土与结构工程研究中心济南250061

盾构隧道混凝土管片接触面的力学性能直接影响到衬砌的受力与变形,进而影响隧道的防水与安全。文章开展了混凝土接触面的压缩与剪切试验,研究了不同接触面法向力、不同剪切速率及循环剪切作用下接触面的力学性能。结果表明:随着接触面... 详细信息

盾构隧道混凝土管片接触面的力学性能直接影响到衬砌的受力与变形,进而影响隧道的防水与安全。文章开展了混凝土接触面的压缩与剪切试验,研究了不同接触面法向力、不同剪切速率及循环剪切作用下接触面的力学性能。结果表明:随着接触面法向名义应力的增加,接触面法向刚度呈先指数增长后趋于稳定特征,而切向摩擦系数近似呈负指数增长;随着剪切速率的增加,接触面动摩擦系数先减小后趋于稳定;在循环剪切作用下,接触面法向刚度与切向摩擦系数均呈现先增长后趋于稳定的特点。基于接触力学方法,根据试验结果拟合得到了接触面法向力学模型与切向摩擦系数模型。研究成果对管片接头的设计及衬砌结构的受力分析具有一定的参考价值。

关键词：盾构隧道管片接触面力学性能法向刚度摩擦系数

宜-巴高速公路泥质红砂岩三轴应力松弛特性研究

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岩土力学 2013年第4期34卷 981-986页

作者：田洪铭陈卫忠赵武胜田田袁克阔中国科学院武汉岩土力学研究所岩土力学与工程国家重点实验室武汉430071

软岩应力松弛特性研究是其长期力学特性研究的重要方面,亦是保证高地应力软岩隧道长期安全稳定的关键。采用TLW-2000三轴流变仪,对宜-巴(宜昌至巴东)高速公路泥质红砂岩进行围压为30 MPa的应力松弛试验研究。试验结果表明,在松弛过程中... 详细信息

软岩应力松弛特性研究是其长期力学特性研究的重要方面,亦是保证高地应力软岩隧道长期安全稳定的关键。采用TLW-2000三轴流变仪,对宜-巴(宜昌至巴东)高速公路泥质红砂岩进行围压为30 MPa的应力松弛试验研究。试验结果表明,在松弛过程中,随着松弛损伤的发展,导致松弛具有明显的非线性特征。对松弛过程中损伤耗散能变化规律的分析,建立松弛损伤的演化方程,并将损伤因子引入到西原模型中建立非线性的松弛损伤模型,通过与试验结果的对比分析,验证所建模型的合理性,可为宜-巴高速公路高地应力软岩隧道长期稳定性分析提供科学依据。

关键词：软岩应力松弛特性损伤西原模型

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软岩蠕变损伤特性的试验与理论研究

岩石力学与工程学报 2012年第3期31卷 610-617页

作者：田洪铭陈卫忠田田王辉赵武胜中国科学院武汉岩土力学研究所岩土力学与工程国家重点实验室湖北武汉430071

在高地应力软岩隧道修建过程中,由于围岩蠕变损伤导致其变形具有明显的时效性和非线性。岩石的蠕变损伤与其内部微裂纹的延伸和扩展密切相关,宏观表现为蠕变过程中的体积扩容,通过对岩石扩容过程中损伤耗散能变化规律的分析,建立蠕变损... 详细信息

在高地应力软岩隧道修建过程中,由于围岩蠕变损伤导致其变形具有明显的时效性和非线性。岩石的蠕变损伤与其内部微裂纹的延伸和扩展密切相关,宏观表现为蠕变过程中的体积扩容,通过对岩石扩容过程中损伤耗散能变化规律的分析,建立蠕变损伤演化方程,通过引入蠕变损伤因子对ABAQUS软件自带的蠕变模型进行修正,得到非线性蠕变损伤模型。应用所建立的蠕变损伤模型,对宜巴高速泥质红砂岩的三轴蠕变试验结果进行反演,结果表明,该模型可以很好地反映高地应力软岩在蠕变中的减速蠕变、等速蠕变和加速蠕变3个阶段。

关键词：岩石力学高地应力软岩蠕变损伤模型三轴蠕变试验

考虑黏聚特性和拉压不等效应的修正剑桥模型及数值实现

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岩石力学与工程学报 2012年第8期31卷 1574-1579页

作者：袁克阔陈卫忠于洪丹谭贤君赵武胜李香玲中国科学院武汉岩土力学研究所岩土力学与工程国家重点试验室湖北武汉430071 山东大学岩土与结构工程研究中心山东济南250061 Euridice SCK·CEN国家核能研究中心

针对修正剑桥模型不能反映岩土介质黏聚特性和拉压不等效应的局限性,通过子午面上考虑黏聚力、偏平面上考虑应力罗德角的影响,建立可考虑黏聚力与拉压不等效应的非相关联修正剑桥模型;较系统地介绍所修正模型的Euler向后隐式本构积分算... 详细信息

针对修正剑桥模型不能反映岩土介质黏聚特性和拉压不等效应的局限性,通过子午面上考虑黏聚力、偏平面上考虑应力罗德角的影响,建立可考虑黏聚力与拉压不等效应的非相关联修正剑桥模型;较系统地介绍所修正模型的Euler向后隐式本构积分算法及程序实现过程。应用ABAQUS软件所提供的用户材料子程序UMAT接口,编制改进修正剑桥模型本构子程序,并运用所编程序研究比利时Boom clay的三轴压缩力学行为。研究结果表明,所编子程序具有较高的计算精度和良好的稳定性,所改进模型能较好地反映Boom clay的非线性与塑性流动特性。

关键词：岩石力学拉压不等效应修正剑桥模型本构积分算法用户自定义子程序UMAT

地下工程数值计算中地震动输入方法选择及实现

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岩石力学与工程学报 2013年第8期32卷 1579-1587页

作者：赵武胜陈卫忠郑朋强于建新中国科学院武汉岩土力学研究所岩土力学与工程国家重点实验室湖北武汉430071 山东大学岩土与结构工程研究中心山东济南250061

在运用有限元数值方法进行地下结构抗震分析中,人工边界及地震动输入方法将直接影响到计算精度。在分析人工边界原理及常用地震动输入方法的基础上,研究地震动输入方法与人工边界间的相互作用。研究结果表明,不同地震输入方法将显著影... 详细信息

在运用有限元数值方法进行地下结构抗震分析中,人工边界及地震动输入方法将直接影响到计算精度。在分析人工边界原理及常用地震动输入方法的基础上,研究地震动输入方法与人工边界间的相互作用。研究结果表明,不同地震输入方法将显著影响人工边界的吸收性能,而不同的人工边界需要采用与其相适应的地震动输入方法。接着分析两者相互作用的机制,并以无限元人工边界为例提出与其相适应的地震动输入方法,并编制相关输入程序,实例计算结果表明,所提出的地震动输入方法及相应的输入程序具有良好的精度。研究内容可为地下结构有限元抗震计算中人工边界及地震动输入方法的选择提供依据。

关键词：数值分析地下结构地震动输入方法无限元人工边界相互作用

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饱和过程中黏土岩变形和水化膨胀特性研究

岩石力学与工程学报 2022年第S02期41卷 3534-3542页

作者：于洪丹陈卫忠谭贤君雷江赵武胜中国科学院武汉岩土力学研究所岩土力学与工程国家重点实验室湖北武汉430071 陕西省交通规划设计研究院有限公司陕西西安710065

在原位状态下,黏土岩呈现饱和状态,而在实际实验室研究中,由于钻孔取芯、运输、储存和加工等因素的影响,黏土岩已经失水并呈现非饱和状态。因此,在试验测试前将黏土岩尽量恢复至原位饱和状态是进一步试验测试的重要前提。本文以黏土岩... 详细信息

在原位状态下,黏土岩呈现饱和状态,而在实际实验室研究中,由于钻孔取芯、运输、储存和加工等因素的影响,黏土岩已经失水并呈现非饱和状态。因此,在试验测试前将黏土岩尽量恢复至原位饱和状态是进一步试验测试的重要前提。本文以黏土岩为研究对象,通过无外力作用的黏土岩饱水试验及原位应力下的饱和试验,重点研究饱和过程中黏土岩的变形规律及水化膨胀特性。试验研究表明:无外力作用下,含中心圆孔黏土岩由于饱水过程中黏土矿物的水化膨胀、崩解、混和堆积逐步充填原有的孔洞;在原位应力作用下,水溶液作用仍使黏土岩内部黏土矿物快速水化膨胀,宏观上表现为试样体积迅速膨胀的同时孔隙度显著增大,且膨胀变形量与试样初始饱和度呈现负相关;在试验研究基础上,基于Comsol Multiphysics多场耦合有限元软件中的流体流动模块,建立黏土岩渗流-应力耦合数学模型,进行原位应力下黏土岩饱和过程的数值仿真,重点分析饱和过程中黏土岩试样内部孔隙水压力及饱和度随时间的演化规律;探讨饱和过程中黏土岩的孔压系数B值,并进一步分析加载步骤对黏土岩饱和过程的影响。研究结果将对黏土岩等岩石物理力学特性的相关研究提供试验指导及理论依据。

关键词：岩石力学黏土岩饱和变形规律水化膨胀

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地下结构抗震分析中地震动输入方法研究

土木工程学报 2010年第S1期43卷 554-559页

作者：赵武胜陈卫忠黄胜杨阜东中国科学院武汉岩土力学所湖北武汉430071 中铁第四勘察设计院集团有限公司湖北武汉430063 山东大学山东济南250061

在考虑不同节点处地震波相位差及自由表面处地震反射波影响的基础上,基于波场分离技术与黏弹性人工边界条件推导了适用于地下结构的节点力地震动输入方法。这种地震动输入方法能够有效保证边界应力及位移与原场一致且能考虑地震波传播... 详细信息

在考虑不同节点处地震波相位差及自由表面处地震反射波影响的基础上,基于波场分离技术与黏弹性人工边界条件推导了适用于地下结构的节点力地震动输入方法。这种地震动输入方法能够有效保证边界应力及位移与原场一致且能考虑地震波传播的相位差。将这种地震动输入方法在通用有限元计算软件ABAQUS中实现,实例验证结果与解析结果对比表明,这种方法具有良好的精度。最后将这种地震动输入方法运用于某越江盾构隧道进行动力分析,得到了管片与地层之间的摩擦系数对管片节点相对位移及管片内力的影响。

关键词：地下工程黏弹性人工边界地震动输入波场分离盾构隧道