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深埋隧洞三岔口围岩稳定性计算理论

中南大学学报（自然科学版） 2019年第8期50卷 1949-1959页

作者：饶军应谢财进赵霞刘灯凯聂崇欣刘宁贵州大学土木工程学院

为研究辅洞与隧洞主洞相交的三岔口区围岩稳定性,基于弹塑性理论圆形孔口应力计算方法,推导出深埋隧洞三岔口围岩稳定性计算理论。研究结果表明:当辅洞与隧洞主洞夹角(α)为90°时,三岔口区围岩垂直应力σh达最大值,且σh随α和侧压力... 详细信息

为研究辅洞与隧洞主洞相交的三岔口区围岩稳定性,基于弹塑性理论圆形孔口应力计算方法,推导出深埋隧洞三岔口围岩稳定性计算理论。研究结果表明:当辅洞与隧洞主洞夹角(α)为90°时,三岔口区围岩垂直应力σh达最大值,且σh随α和侧压力系数λ减小而减小;随着塑性圈半径R0减小,σh逐渐增大;由三岔口围岩到深部围岩,其应力集中系数K呈下降趋势;随着α增大,K也逐渐增大,直至α=90°时,K达到最大值;随着围岩等级降低,破坏深度Q逐渐增加,Ⅰ~Ⅳ级围岩三角区破坏深度递增趋势不明显,Ⅴ级围岩中破坏深度呈指数形式增加;当α一定时,理论最大等效跨度Ltmax仅与隧洞尺寸有关,极限等效跨度Lpmax还与Q有关;通过理论计算划定辅洞修建跨度的安全范围与极限范围。

关键词：深埋隧洞三岔口围岩应力弹塑性理论圆形孔口应力

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不同桩芯微型桩抗弯承载力试验研究

防灾减灾工程学报 2021年第3期41卷 540-548页

作者：谢财进饶军应刘灯凯聂崇欣贵州大学土木工程学院贵州贵阳550025

为研究不同桩芯微型桩在隧道洞口不良地质边坡中的治理效果,拟对钢筋‑混凝土、工字钢‑混凝土、钢管‑钢筋‑混凝土、钢管‑工字钢‑混凝土微型桩开展抗弯极限承载力试验。研究表明,工字钢‑混凝土微型桩相比钢筋‑混凝土微型桩极限抗弯承载力... 详细信息

为研究不同桩芯微型桩在隧道洞口不良地质边坡中的治理效果,拟对钢筋‑混凝土、工字钢‑混凝土、钢管‑钢筋‑混凝土、钢管‑工字钢‑混凝土微型桩开展抗弯极限承载力试验。研究表明,工字钢‑混凝土微型桩相比钢筋‑混凝土微型桩极限抗弯承载力不仅大幅度提升,其抵抗位移变形的能力也有所增加。钢筋‑混凝土微型桩和工字钢‑混凝土微型桩桩径由140 mm变化到203 mm,韧性分别提高25%、50%,抗弯承载力分别提高89%、91%。钢管微型桩的韧度、极限抗弯承载力都明显强于裸露混凝土桩,即使变形已非常显著,仍能继续受力。钢管‑钢筋‑混凝土微型桩、钢管‑工字钢‑混凝土微型桩桩径由140 mm变化到203 mm,抗弯承载力分别提高近256%、265%。

关键词：不同桩芯微型桩抗弯极限承载力试验隧道洞口边坡治理效果

大断面隧道“楔形掏槽+高能孔”布设方法研究

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爆破 2023年

作者：漆涛陶铁军田兴朝谢财进万安桐张厚英贵州大学土木工程学院贵州大通路桥工程建设有限公司贵州大学矿业学院

在大断面隧道爆破中，由于掏槽孔的位置布置不合理，导致掌子面中间岩体时常出现“鼓肚”现象。为解决大断面隧道爆破“鼓肚”现象，提出了一种“楔形掏槽+高能孔”的炮孔布设新方法。以云南省鲁巧高速共和村隧道为工程背景，采用有限... 详细信息

在大断面隧道爆破中，由于掏槽孔的位置布置不合理，导致掌子面中间岩体时常出现“鼓肚”现象。为解决大断面隧道爆破“鼓肚”现象，提出了一种“楔形掏槽+高能孔”的炮孔布设新方法。以云南省鲁巧高速共和村隧道为工程背景，采用有限元软件LS-DYNA建立“楔形掏槽+高能孔”的数值模型，研究了炮孔底部有效应力和岩体动态损伤，并与现场隧道掏槽爆破方案进行对比，同时结合现场爆破试验对所提新方法进行验证。研究结果表明：现场实验验证了“楔形掏槽+高能孔”炮孔布设方法可有效消除“鼓肚”现象，减少掏槽孔和数码电子雷管数量，确定了该方法的合理性以及适用性；主掏槽孔底部测点1、2和3产生的应力值较小，当高能孔爆炸后，应力急剧上升至454.9MPa，可对主掏槽孔爆破后遗留的中间保留岩体进行有效破除；采用改进后的爆破方法，掘进效率提升16.9％，炮孔平均利用率达到91.5％，炸药单耗降低19.7％。提出的大断面隧道“楔形掏槽+高能孔”布设方法在保障施工安全的同时，达到了降低成本提高施工效率的效果，为大断面隧道爆破方案优化设计提供借鉴。

关键词：大断面隧道爆破楔形掏槽高能孔 “鼓肚”现象

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软岩隧道变形预测模型优化分析研究

科学技术创新 2021年第4期 132-133页

作者：黄培东梁中勇谢财进遵义职业技术学院贵州遵义563006 贵州省交通规划勘察设计研究院股份有限公司贵州贵阳550081 贵州大学土木工程学院贵州贵阳550025

隧道的变形与隧道施工安全密切相连,本文基于支持向量机理论、灰色理论构建隧道变形预测模型,通过对两个计算模型的预测结果进行对比分析,得到最优的计算模型及计算参数。研究结果表明,综合考虑预测时效问题的影响,使用支持向量机模型... 详细信息

隧道的变形与隧道施工安全密切相连,本文基于支持向量机理论、灰色理论构建隧道变形预测模型,通过对两个计算模型的预测结果进行对比分析,得到最优的计算模型及计算参数。研究结果表明,综合考虑预测时效问题的影响,使用支持向量机模型对隧道变形进行预测更加接近实际情况;支持向量机理论的惩罚参数C取值在40-45之间;核函数的扩展常数σ取1.0。

关键词：隧道工程围岩变形支持向量机理论灰色理论

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矩形巷道交岔口围岩应力随角度变化规律

科学技术创新 2020年第34期 159-161页

作者：罗海燕谢财进石俊黔东南民族职业技术学院贵州凯里556000 贵州大学土木工程学院贵州贵阳550025

为研究地下交岔巷道修建时交岔口围岩应力随角度变化规律,基于弹性法、弹塑性法构建巷道交岔口围岩应力计算模型,通过数值模拟对两巷道不同交岔角度的围岩应力进行研究,并将数值计算结果与理论解进行对比分析。研究结果表明:(1)随着巷... 详细信息

为研究地下交岔巷道修建时交岔口围岩应力随角度变化规律,基于弹性法、弹塑性法构建巷道交岔口围岩应力计算模型,通过数值模拟对两巷道不同交岔角度的围岩应力进行研究,并将数值计算结果与理论解进行对比分析。研究结果表明:(1)随着巷道交岔角度增加对沿水平方向的应力σ_x和沿巷道纵向的应力σ_y的影响较小;(2)基于弹性法、弹塑性法理论的解析解与数值计算结果间的对比可知,从计算精度考虑,弹塑性法在巷道交叉口围岩应力计算方面更为精确;(3)数值计算结果表明,交岔角度由30°增加到90°的过程中,σ_x、σ_y及竖向应力σ_z随交岔角度增大均呈现总体下降的趋势,σ_z变化较为明显,σ_x和σ_y仅在小范围内波动,交岔角度越小,交岔口区域围岩σ_x、σ_y及σ_z越大,巷道围岩越不稳定。

关键词：交岔巷道围岩应力交岔角度理论模型数值分析

基于HJC本构模型的石灰岩冲击破坏形态数值模拟方法研究

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爆破 2022年第4期39卷 71-79页

作者：娄乾星陶铁军田兴朝谢财进贵州大学土木工程学院贵阳550025

为探寻石灰岩冲击荷载作用下数值模型参数选取的合理性,基于Holmquist-Johnson-Cook(HJC)本构模型构建石灰岩冲击破坏数值分析方法,同时对桐梓隧道现场钻取的石灰岩开展静力学试验,获得了基本物理力学参数。首先通过三轴围压实验、Hopki... 详细信息

为探寻石灰岩冲击荷载作用下数值模型参数选取的合理性,基于Holmquist-Johnson-Cook(HJC)本构模型构建石灰岩冲击破坏数值分析方法,同时对桐梓隧道现场钻取的石灰岩开展静力学试验,获得了基本物理力学参数。首先通过三轴围压实验、Hopkinson压杆等实验,获得了岩样极限面参数、压力参数和率效应参数;然后在SHPB冲击作用下进行了LS-DYNA数值模拟和室内试验,将两者计算结果进行了对比,最后以动态峰值应力为目标函数,对石灰岩HJC本构模型的21个参数进行了敏感性分析。结果表明:数值计算与SHPB室内试验取得的应力-应变曲线及破坏形态吻合度较好,表明了石灰岩HJC本构模型参数取值的合理性;石灰岩强度对参数f_(c)、A、B、N较为敏感,其强度增大或减小的最大变化率均超过10%。

关键词：石灰岩 HJC本构模型数值模拟 SHPB试验敏感性分析

基于Lade-Duncan强度准则的软岩损伤本构模型研究

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应用力学学报 2023年第6期40卷 1384-1392页

作者：简兵希陶铁军贾健谢财进田兴朝李国庆贵州大学土木工程学院贵阳550025 贵州大学矿业学院贵阳550025

为研究损伤阈值对存在天然缺陷软岩损伤力学特性的影响,基于损伤阈值理论,结合修正的Lade-Duncan强度准则与弹性胡克定律,推导出软岩损伤阈值表达式,利用Weibull分布理论及Lemaitre应变等价理论构建软岩统计损伤本构模型,同时结合三轴... 详细信息

为研究损伤阈值对存在天然缺陷软岩损伤力学特性的影响,基于损伤阈值理论,结合修正的Lade-Duncan强度准则与弹性胡克定律,推导出软岩损伤阈值表达式,利用Weibull分布理论及Lemaitre应变等价理论构建软岩统计损伤本构模型,同时结合三轴压缩试验对其开展验证。研究结果表明:基于修正的Lade-Duncan强度准则与弹性胡克定律求解出的软岩损伤阈值过于保守,同时天然缺陷对岩石的轴向应变影响较大;以岩石中天然缺陷为修正变量,对损伤阈值进行修正后,软岩的损伤变化规律、破坏过程描述及应力-应变演化更贴合实际,验证了本研究软岩损伤本构模型的科学性、合理性。

关键词： Lade-Duncan强度准则损伤阈值统计损伤模型岩石力学三参数Weibull分布

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层状地层中矩形隧洞围岩应力及位移

河南理工大学学报（自然科学版） 2020年第5期39卷 168-176页

作者：刘灯凯饶军应徐世军谢财进聂崇欣贵州大学土木工程学院贵州贵阳550025 中铁十八局集团第二工程有限公司河北唐山063000

为从理论上探析层状地层中隧洞围岩应力和位移求解问题,基于Покровский当层法理论,将层状地层转化为均质地层,再利用复变函数将坐标平面z上均质地层中矩形隧洞映射为复平面ζ的单位圆。首先,针对浅埋隧洞,阐述计算其应力及位... 详细信息

为从理论上探析层状地层中隧洞围岩应力和位移求解问题,基于Покровский当层法理论,将层状地层转化为均质地层,再利用复变函数将坐标平面z上均质地层中矩形隧洞映射为复平面ζ的单位圆。首先,针对浅埋隧洞,阐述计算其应力及位移的方法;其次,针对深埋隧洞,通过求解解析函数Φ(ζ)和Ψ(ζ),得出层状地层中深埋矩形隧洞围岩应力,进而获得围岩应变和位移;最后,针对某具体矩形隧洞,借助MATLAB软件求解其解析函数Φ(ζ)和Ψ(ζ),研究围岩侧压力系数、边界力和隧洞高宽比等对隧洞围岩应力的影响。

关键词：层状地层隧洞围岩复变函数围岩应力围岩位移

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运营隧道原型-模型衬砌应力理论模型及应用

西安理工大学学报 2021年第3期37卷 423-432页

作者：陶永虎饶军应熊鹏聂崇欣谢财进贵州大学土木工程学院贵州贵阳550025

为研究运营隧道原型与模型应力关系,视隧道衬砌为薄板结构,通过复变函数保角代换计算连拱隧道衬砌应力,基于相似理论原理建立原型-模型衬砌应力理论分析模型,结合模型化简、误差分析对其进行优化及合理性验证。研究表明:原型-模型衬砌... 详细信息

为研究运营隧道原型与模型应力关系,视隧道衬砌为薄板结构,通过复变函数保角代换计算连拱隧道衬砌应力,基于相似理论原理建立原型-模型衬砌应力理论分析模型,结合模型化简、误差分析对其进行优化及合理性验证。研究表明:原型-模型衬砌应力理论表达式相差一个常数,此常数可通过相似条件、围岩物理力学性质及边界条件给出;经保角变换及模型化简,可间接给出复杂连拱隧道三个方向的衬砌应力,后由坐标转换给出θ→0和β→0、θ→π和β→π、θ→π/2和β→π/2等高应力区原型-模型衬砌应力的理论关系;经分析,原型与模型衬砌应力实测值、实测值、理论值均随时间增加,且变化趋势一致,最大误差约为5.02%;经应力反演,理论值与实测值较为接近,可实时掌握隧道衬砌应力大小及变化趋势,为后期运营监测提供理论依据。

关键词：运营隧道原型-模型衬砌应力理论模型误差分析应力反演