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关于土坡稳定性分析中的分项系数取值的讨论

岩土工程学报 2016年第9期38卷 1695-1704页

作者：张宁李旭储昭飞刘保国北京交通大学土木建筑工程学院北京100044

基于可靠度理论的分项系数法已在结构工程设计中广泛应用,并成为当前岩土工程设计方法发展的一种趋势。针对土质边坡抗剪强度参数(凝聚力c和摩擦系数f)的分项系数取值进行讨论:首先结合条分法、响应面法以及设计域的概念,在不同工况下... 详细信息

基于可靠度理论的分项系数法已在结构工程设计中广泛应用,并成为当前岩土工程设计方法发展的一种趋势。针对土质边坡抗剪强度参数(凝聚力c和摩擦系数f)的分项系数取值进行讨论:首先结合条分法、响应面法以及设计域的概念,在不同工况下标定分项系数的取值;然后评估,在采用不同分项系数组合进行边坡设计时,实际边坡的可靠度水平。研究结果表明:1变异系数对分项系数的标定有重要影响;2减小分位比能够部分抵消一定目标可靠度下由变异系数所引起的分项系数标定值变化以及一定分项系数下实际边坡可靠度水平的波动;3设计验算点是设计域中特殊的一点,它并不是最优的设计值取值点,使用标准化空间里设计域上特定角度一点作为设计值取值点更具优势;4当分位比为0.1,目标可靠度3.2时,经过优化分析,推荐土质边坡分项系数取值为c?=1.30,f?=1.15;5使用该方法,可以对现有安全系数设计方法的可靠度水平进行评估。

关键词：土质边坡可靠度设计分项系数响应面法设计域

深厚孔隙砂岩含水层疏干排水对盾构斜井的影响模型试验

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吉林大学学报（工学版） 2019年第3期49卷 788-797页

作者：张磊刘保国储昭飞北京交通大学土木建筑工程学院北京100044

针对煤层开采后上覆含水砂岩地层疏干排水导致的地层不均匀沉降对斜井管片结构的影响,采用了相似模型试验手段对斜井穿越粗粒砂岩与砂质泥岩交界区域进行相似模拟试验,通过模型试验模拟不同的地层压力、孔隙压力和排水速率条件下的含水... 详细信息

针对煤层开采后上覆含水砂岩地层疏干排水导致的地层不均匀沉降对斜井管片结构的影响,采用了相似模型试验手段对斜井穿越粗粒砂岩与砂质泥岩交界区域进行相似模拟试验,通过模型试验模拟不同的地层压力、孔隙压力和排水速率条件下的含水地层沉降变化规律及斜井管片纵向和环向应力应变分布情况,分析得出了斜井管片结构附加应力的分布规律以及影响因素,同时根据模型试验提出了含水地层不均匀沉降引起的管片附加应力和地层围岩压力、孔隙水压力作用对斜井管片结构的影响。

关键词：土木工程隧道工程模型试验不均匀沉降附加应力

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盾构法施工深埋斜井的围岩应力变形分析

北京交通大学学报 2016年第6期40卷 1-6页

作者：储昭飞刘保国北京交通大学土木建筑工程学院北京100044

以采用盾构法施工的神华新街台格庙矿区主斜井为研究对象,对该斜井穿越2种典型地层的施工过程进行数值分析,得到了施工过程中围岩的应力分布及变形规律.研究结果表明:随开挖的推进,围岩中的应力释放区和塑性区的分布及隧道拱顶、拱底的... 详细信息

以采用盾构法施工的神华新街台格庙矿区主斜井为研究对象,对该斜井穿越2种典型地层的施工过程进行数值分析,得到了施工过程中围岩的应力分布及变形规律.研究结果表明:随开挖的推进,围岩中的应力释放区和塑性区的分布及隧道拱顶、拱底的位移变化规律与水平隧道基本相同;开挖影响范围内,围岩的最大主应力与位移等值线均近似平行于斜井轴线,平行程度随距离斜井轴线由近至远而逐渐变弱;斜井埋深越大,表面沉降越小,且沿着斜井开挖方向成非线性分布;围岩力学性质越差,斜井开挖面的空间影响范围越大;开挖面前方影响范围大于后方,本文斜井的开挖面影响范围为其前方3倍洞径,后方4倍洞径,大于水平隧道.

关键词：斜井盾构法围岩施工变形应力

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土坡稳定性的分位概率法和分项系数法对比

岩土工程学报 2017年第1期39卷 106-115页

作者：储昭飞刘保国李旭张宁北京交通大学土木建筑工程学院北京100044

对于土质边坡稳定性分析,由于岩土参数变异系数波动范围较大,分项系数设计法(PFM)计算结果不够稳定,尚未在工程中广泛推行。分位概率设计法(QVM)是一种新的可靠度设计方法,它以单一的分位概率?进行极限状态设计。将分位概率设计法应用... 详细信息

对于土质边坡稳定性分析,由于岩土参数变异系数波动范围较大,分项系数设计法(PFM)计算结果不够稳定,尚未在工程中广泛推行。分位概率设计法(QVM)是一种新的可靠度设计方法,它以单一的分位概率?进行极限状态设计。将分位概率设计法应用于边坡稳定分析,针对土质边坡,进行了抗剪强度参数(c,f)的分项系数和分位概率的标定和误差分析。分析结果表明:1在土体抗剪强度参数(c,f)的均值、变异系数、坡角和坡高在取值范围内变化时,分位概率值(?)相比分项系数c f?,?,其标定结果更加稳定;2相比分项系数设计法,分位概率设计法给定的极限状态,其实际可靠度βA更稳定,与目标可靠度βT之间的误差更小,设计更可靠;3分项系数法对各变量分别使用不同的分项系数,而分位概率法对所有变量采用相同的分位概率(?),设计更简洁。

关键词：边坡稳定可靠度分项系数分位概率抗剪强度

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软岩流变相似材料的研制及物理模型试验应用

岩土力学 2019年第6期40卷 2172-2182页

作者：储昭飞刘保国任大瑞宋宇马强北京交通大学土木建筑工程学院北京100044 武汉大学土木建筑工程学院湖北武汉430072 重庆市轨道交通设计研究院重庆401120

目前能合理模拟软岩流变效应的相似材料很少,而采用模型试验法研究软岩工程的长期流变效应也处于探索阶段。为给软岩流变模型试验提供合适的相似材料,研制出一种以铁粉、重晶石粉和石英砂为骨料,松香酒精溶液为胶结剂,液压油为黏滞剂的... 详细信息

目前能合理模拟软岩流变效应的相似材料很少,而采用模型试验法研究软岩工程的长期流变效应也处于探索阶段。为给软岩流变模型试验提供合适的相似材料,研制出一种以铁粉、重晶石粉和石英砂为骨料,松香酒精溶液为胶结剂,液压油为黏滞剂的软岩流变相似材料。该相似材料强度低,流变性强,不仅可模拟软岩的瞬时弹塑性性质,也能较好模拟软岩的流变特性。假定骨料比例恒定,调节松香酒精溶液浓度m和液压油含量w,开展了一系列梯度配比试验。研究表明:(1)该相似材料的主要瞬时强度变形参数和西原模型流变参数均受m和w两因素的双重影响;(2)松香酒精溶液浓度越大,试样强度越大,流变性越小;(3)液压油含量越大,试样强度越小,流变性越明显;(4)相比松香酒精溶液浓度m,液压油含量w对西原模型各参数的影响更大,起主控作用。最终,将该相似材料应用于神华新街软弱砂质泥岩煤矿盾构斜井的长期流变模型试验中,试验结果表明:该材料瞬时力学性能和流变特性均达到试验要求,为试验取得良好结果提供了材料保证。

关键词：软岩流变相似材料黏弹塑性西原模型模型试验

非静水应力场中圆形隧道衬砌与围岩间两种接触的黏弹性解析

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岩土力学 2017年第11期38卷 3215-3224页

作者：储昭飞刘保国刘开云孙景来北京交通大学土木建筑工程学院北京100044

基于非静水应力场中圆形衬砌隧道围岩与衬砌的弹性复变函数表达,利用黏弹性对应原理推导了隧道衬砌与围岩在光滑接触和完全接触情况下的黏弹性通解。推导中围岩符合黏弹性,衬砌为线弹性,且考虑了衬砌支护滞后效应,得到的理论解适用于所... 详细信息

基于非静水应力场中圆形衬砌隧道围岩与衬砌的弹性复变函数表达,利用黏弹性对应原理推导了隧道衬砌与围岩在光滑接触和完全接触情况下的黏弹性通解。推导中围岩符合黏弹性,衬砌为线弹性,且考虑了衬砌支护滞后效应,得到的理论解适用于所有线弹性元件模型。推导的理论解与以往理论解及数值解较一致。根据解答,假定围岩符合广义开尔文(H-K)黏弹性体时,分析表明,衬砌所受的径向、切向应力、衬砌的环向位移以及轴力弯矩均随时间增长而逐渐增大,并收敛于定值;两种接触条件下,围岩的位移、衬砌的应力、位移和内力沿环向分布规律均有较大不同,且随时间增大,二者相差越大。相比已有解析,文中所推导的非静水应力场中衬砌与围岩两种接触下黏弹性解更具普适性,且完全接触下的黏弹性解与深埋圆形衬砌隧道实际情况更为接近。对比两种解析可为实际中衬砌的合理选择和施工提供参考。

关键词：非静水应力场衬砌隧道完全接触光滑接触黏弹性理论解

考虑施工中断影响的隧道力学响应解析模型研究

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工程力学 2024年第10期41卷 169-179页

作者：吴奎邵珠山李成龙赵南南储昭飞西安建筑科技大学理学院陕西西安710055 南京港宁置业有限公司江苏南京210011 武汉大学土木建筑工程学院湖北武汉430072

在具有显著时效变形特征的软岩地层中进行隧道挖掘时,因不可抗力因素导致的施工中断可能会对隧道后方衬砌产生不利影响,从而增加了隧道施工的风险。因此,准确评估隧道纵向施工中断,对硐室围岩和衬砌长期稳定性的影响具有重要意义。为揭... 详细信息

在具有显著时效变形特征的软岩地层中进行隧道挖掘时,因不可抗力因素导致的施工中断可能会对隧道后方衬砌产生不利影响,从而增加了隧道施工的风险。因此,准确评估隧道纵向施工中断,对硐室围岩和衬砌长期稳定性的影响具有重要意义。为揭示隧道施工中断条件下围岩与衬砌相互作用的力学机制,采用应力释放系数将三维隧道开挖问题等效为二维平面应变问题,并基于经典的负指数型应力释放系数表达式,建立了考虑施工中断工况时改进的表达式。进一步,利用广义Kelvin流变模型表征围岩的时效变形行为,推导了隧道施工过程中考虑施工中断和支护结构滞后安装的时空变形解析解。通过在郑万高铁荣家湾隧道中的应用,上述理论解答的正确性得到了很好的验证。基于理论解答,探讨了施工中断持续时间、中断开始时间以及开挖速度等因素对隧道位移和衬砌压力的影响。参数分析结果表明,由掌子面推进引起的衬砌压力可占总压力的17.3%。施工中断持续时间和开始时间对隧道位移和衬砌压力的演化规律具有重要影响,但对最终的位移和压力的影响可忽略不计。施工中断前的开挖速度越大,最终由掌子面承担的围岩压力减小。当应力释放系数达到0.8时,再次重新挖掘的速度对隧道稳定性几乎没有影响。

关键词：隧道流变开挖停止相互作用解析解

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基于Burgers模型的软岩流变相似材料的研究

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岩石力学与工程学报 2018年第5期37卷 1185-1198页

作者：储昭飞刘保国孙景来沈君宋宇李铁北京交通大学土木建筑工程学院北京100044

以精铁粉、重晶石粉和石英砂为骨料,酒精松香溶液为胶结剂,液压油为黏滞剂,研制出一种新型软岩流变相似材料(IBSRO)。通过正交试验,研究该相似材料各组成成分对其弹塑性参数和Burgers流变模型参数的影响。试验结果表明,该相似材料的单... 详细信息

以精铁粉、重晶石粉和石英砂为骨料,酒精松香溶液为胶结剂,液压油为黏滞剂,研制出一种新型软岩流变相似材料(IBSRO)。通过正交试验,研究该相似材料各组成成分对其弹塑性参数和Burgers流变模型参数的影响。试验结果表明,该相似材料的单轴抗压强度σ_c,弹性模量E,泊松比μ,黏聚力c,黏弹性模量E_1,E_2以及黏滞系数η_1,η_2均主要受酒精松香浓度和液压油含量影响;酒精松香浓度越大及液压油含量越小,σ_c,E,c,E_1,E_2,η_1及η_2越大,μ越小;内摩擦角φ主要受(铁粉+重晶石粉)/骨料及液压油含量影响,且两者越大,φ越小;初始蠕变率、稳定蠕变率、衰减蠕变时间以及流变比例均随酒精松香浓度增大而减小,而随液压油含量增大而增大。该相似材料的常规弹塑性参数和流变参数的范围均与实际软岩相对应,可模拟软岩的瞬时力学特性与流变力学特性。最后,采用多元线性回归分析提出该材料配比的确定方法,并在软岩盾构斜井的流变模型试验中得到较好应用与验证。

关键词：岩石力学软岩流变相似材料正交试验模型试验

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隧道坍塌事故类型划分及其主要特征

中国铁道科学 2018年第6期39卷 44-51页

作者：孙景来刘保国储昭飞任大瑞宋宇北京交通大学土木建筑工程学院北京100044

根据坍塌事故案例的特征,提出隧道坍塌分类的8个依据,分别为隧道类型、坍塌的原因、发生位置、发展速度、规模、破坏形态和危害形式、造成的经济损失与人员伤亡以及时效性。基于每个依据将隧道坍塌事故划分为:山岭、城市和水下的隧道坍... 详细信息

根据坍塌事故案例的特征,提出隧道坍塌分类的8个依据,分别为隧道类型、坍塌的原因、发生位置、发展速度、规模、破坏形态和危害形式、造成的经济损失与人员伤亡以及时效性。基于每个依据将隧道坍塌事故划分为:山岭、城市和水下的隧道坍塌;围岩失稳、支护强度不足引起的隧道坍塌;洞口、洞身的隧道坍塌;突发性、阵发性、缓慢变形的隧道坍塌;小型、中型和大型的隧道坍塌;局部、拱形、异形和贯穿型的隧道坍塌;一般、较大、重大和特别重大的隧道坍塌;初期支护前、二次支护完成前和二次支护后的隧道坍塌。在此基础上,重点分析隧道坍塌事故主要类型的典型特征及产生原因。根据分类结果,可以对坍塌事故的发生机理、可能造成的危害等进行研究,从而为隧道风险预测、施工技术和支护措施等提供理论支持。

关键词：隧道坍塌事故类型划分依据类型划分事故特征围岩失稳