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基于荷载结构法和强度折减法的人防工程安全性评估方法

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岩土力学 2023年第7期44卷 2105-2114页

作者：曹嘉祺王洪新王平孙德安上海大学力学与工程科学学院上海200444 上海城建市政工程(集团)有限公司上海200065

科学有效地对既有人防工程结构进行安全评估,已成为保证城市地下安全的关键。为了克服现有安全评估方法的不足,提出了基于荷载结构法和强度折减法的安全评估方法。利用荷载结构法,将土体对人防工程衬砌的作用转化为荷载以及地基弹簧作用... 详细信息

科学有效地对既有人防工程结构进行安全评估,已成为保证城市地下安全的关键。为了克服现有安全评估方法的不足,提出了基于荷载结构法和强度折减法的安全评估方法。利用荷载结构法,将土体对人防工程衬砌的作用转化为荷载以及地基弹簧作用,采用混凝土损伤塑性模型模拟衬砌结构损伤情况,通过荷载增大法和刚度折减法得到衬砌的安全系数值K1;采用强度折减法对土体-衬砌进行有限元建模分析,得到结构或围岩土体破坏时的安全系数值K2。结构的整体安全系数K为两者的较小值。利用上述方法分析了裂缝工况、水位变化等不同因素对结构安全系数的影响。结果表明:荷载结构法和强度折减法均可用于人防工程结构的安全评估;结构的安全系数主要受裂缝和水位的影响,裂缝越深,对结构的安全越不利,安全等级越低;当地下水位高于结构底部且内部渗水时,水位越高,结构越安全;结构内部不渗水时,水位越高,结构安全系数越小。人防工程结构安全的定量评估有利于工程后续处置,研究成果为地下结构安全评估提供了新途径。

关键词：人防工程安全评估荷载结构法强度折减法

基于强度折减法的高铁隧道全断面机械化作业围岩稳定性分析及支护优化研究

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隧道建设（中英文） 2022年第3期42卷 451-462页

作者：刘雨萌张俊儒何冠男燕波王智勇西南交通大学交通隧道工程教育部重点实验室四川成都610031 中铁第一勘察设计院集团有限公司陕西西安710043

为研究高铁隧道全断面机械化施工下围岩的稳定性,优化初期支护参数,首先,以黄(冈)黄(梅)高速铁路刘元隧道为依托工程,通过岩石常规三轴试验获得准确可信的数值计算参数;其次,采用强度折减法求解依托工程的安全系数,以安全系数作为评价指... 详细信息

为研究高铁隧道全断面机械化施工下围岩的稳定性,优化初期支护参数,首先,以黄(冈)黄(梅)高速铁路刘元隧道为依托工程,通过岩石常规三轴试验获得准确可信的数值计算参数;其次,采用强度折减法求解依托工程的安全系数,以安全系数作为评价指标,评价围岩的稳定性;再次,以拱顶沉降位移及边墙收敛位移作为评价围岩稳定性的定量指标,对依托工程进行支护参数优化研究,得到适用于依托工程的合理初期支护参数;最后,通过现场监测数据对隧道围岩的稳定性进行验证。结果表明:1)双线高速铁路隧道全断面机械化开挖时围岩具有良好的自稳能力,且在强度折减法分析中,拱顶沉降及边墙收敛对折减系数变化较为敏感;2)可将拱顶沉降及边墙收敛作为评价指标,得到适用于依托工程的初期支护优化参数;3)现场监测数据验证了优化后支护参数的安全性和合理性。

关键词：铁路隧道强度折减法围岩稳定性支护优化现场监测全断面机械化作业

基于连续-离散耦合强度折减法的边坡稳定性分析

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工程力学 2023年

作者：涂义亮陈晓虎王星驰柴贺军张立舟张瑞浙江交工集团股份有限公司省部共建山区桥梁及隧道工程国家重点实验室重庆交通大学重庆市勘测院招商局重庆交通科研设计院有限公司

连续-离散耦合方法同时集成了有限元和离散元的优点，在非连续介质边坡的破坏模式和机理研究中已得到一定应用，但是该方法不能定量分析边坡的稳定性。为了解决此问题，首先开发出一种连续-离散耦合强度折减法，提出了宏、细观强度折减... 详细信息

连续-离散耦合方法同时集成了有限元和离散元的优点，在非连续介质边坡的破坏模式和机理研究中已得到一定应用，但是该方法不能定量分析边坡的稳定性。为了解决此问题，首先开发出一种连续-离散耦合强度折减法，提出了宏、细观强度折减系数关系的建立方法，然后基于某经典边坡算例验证了方法的可行性，并从细观角度上研究了边坡破坏机理和失稳判据，最后讨论了耦合强度折减法最优离散域的选取原则和方法。结果表明：宏、细观折减系数之间满足指数增长关系；从耦合计算位移连续性、边坡安全系数、潜在滑动面多个角度验证了连续-离散耦合强度折减法是可行的，安全系数较其他方法差距最大为5.39%；边坡临界破坏时拉力链数量和颗粒间黏结破坏数量会出现明显的突变，由此提出可将这2种细观上的突变作为新的边坡失稳判据；最优离散域的安全系数较标准值差距仅为0.02%；选取离散域时，应遵循充分发挥离散元优势、权衡数值计算效率、简化数值计算模型等原则，即尽可能穿过边坡潜在滑动面、减少离散域的大小、采用规则和简单的矩形。

关键词：边坡连续-离散耦合强度折减法边坡失稳判据离散域

基于物质点强度折减法的二维均质c-φ边坡稳定性分析图表

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工程地质学报 2023年第2期31卷 596-606页

作者：张鹏张绍和刘磊磊有色金属成矿预测与地质环境监测教育部重点实验室(中南大学) 长沙410083 中南大学地球科学与信息物理学院长沙410083

安全系数是判断边坡稳定性最常用的指标。应用传统极限平衡法求解边坡安全系数时,没有考虑土体内部的应力-应变关系,不能准确、真实地描述边坡土体破坏时的应力场、位移场及塑性区的发展情况。而应用有限元法虽然可以解决上述问题,但在... 详细信息

安全系数是判断边坡稳定性最常用的指标。应用传统极限平衡法求解边坡安全系数时,没有考虑土体内部的应力-应变关系,不能准确、真实地描述边坡土体破坏时的应力场、位移场及塑性区的发展情况。而应用有限元法虽然可以解决上述问题,但在计算过程中,会因网格畸变导致计算不收敛,造成求解困难。为此,本文基于物质点强度折减法,建立了安全系数无量纲参数F/tanφ与土体无量纲参数λ之间的关系,并绘制了求解均质边坡安全系数的稳定性图表。该方法无需任何迭代过程即可快速、方便地确定边坡安全系数。以文献中常见的4个典型边坡算例为例,将本文计算结果与文献中其他边坡稳定性图表进行对比,验证本文方法的准确性。结果表明,用本文研制的边坡安全系数分析图表计算获得的边坡安全系数与其他方法获得的安全系数计算结果相接近,吻合较好,证明该方法是一种有效且保守的估计边坡安全系数的计算方法,为快速评估边坡安全系数提供了一种新的途径。

关键词：边坡稳定性分析稳定性图表物质点法强度折减法

强度折减法在盾构隧道开挖面稳定分析中的应用

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天津大学学报 2010年第1期43卷 14-20页

作者：乔金丽张义同高健李艳艳天津大学机械工程学院天津300072 河北工业大学土木工程学院天津300132

为了评价和指导设计施工时盾构隧道开挖面稳定的合理性,把强度折减法应用于盾构隧道开挖面的稳定性分析中,定义了盾构隧道开挖面稳定安全系数的概念,获得开挖面的稳定安全系数与潜在滑动面,并对影响开挖面稳定安全系数的隧道所在土层参... 详细信息

为了评价和指导设计施工时盾构隧道开挖面稳定的合理性,把强度折减法应用于盾构隧道开挖面的稳定性分析中,定义了盾构隧道开挖面稳定安全系数的概念,获得开挖面的稳定安全系数与潜在滑动面,并对影响开挖面稳定安全系数的隧道所在土层参数及开挖面的支护压力、地下水位等进行了分析.分析结果表明:弹性模量、泊松比等土层参数对开挖面稳定安全系数几乎没有影响,但是内摩擦角、黏聚力、开挖面支护压力和地下水位等因素对开挖面稳定安全系数的影响很大.

关键词：强度折减法开挖面稳定安全系数盾构隧道

强度折减法判定桩基础极限荷载的尖点突变条件

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西南交通大学学报 2014年第3期49卷 373-378页

作者：董天文郑颖人唐晓松后勤工程学院建筑工程系重庆400041

为采用强度折减法判定桩基础的极限荷载,根据突变理论Zeeman机构、桩基础承载力泛函数和直剪试验原理,建立了桩基础承载力突变的临界条件和位移增量梯度与岩土材料剪应力的关系,进而提出利用尖点突变曲线判定桩基础极限荷载.算例分析结... 详细信息

为采用强度折减法判定桩基础的极限荷载,根据突变理论Zeeman机构、桩基础承载力泛函数和直剪试验原理,建立了桩基础承载力突变的临界条件和位移增量梯度与岩土材料剪应力的关系,进而提出利用尖点突变曲线判定桩基础极限荷载.算例分析结果表明:尖点突变曲线拐点出现后,曲线近似垂直于强度折减系数坐标轴,强度折减系数的微小增量将引起位移增量梯度陡增,说明岩土材料已发生塑性变形,拐点对应的强度折减系数即为极限荷载条件下的强度折减系数;由尖点突变曲线和折减系数位移曲线得到的桩基础极限荷载基本相同,但尖点突变曲线的拐点更明显,物理意义更清晰.

关键词：桩基础极限荷载尖点突变条件突变理论强度折减法

强度折减法在Hoek-Brown准则中的应用

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中南大学学报（自然科学版） 2007年第6期38卷 1219-1224页

作者：林杭曹平赵延林李江腾中南大学资源与安全工程学院湖南长沙410083

为了在Hoek-Brown准则中实施强度折减法,并使其得到的结果与Mohr-Coulomb准则中强度折减法得到的结果等效,首先,通过理论推导确定Hoek-Brown准则参数m,s,σci与粘结力c和内摩擦角φ之间的关系;然后,进一步得到在Hoek-Brown准则中实施强... 详细信息

为了在Hoek-Brown准则中实施强度折减法,并使其得到的结果与Mohr-Coulomb准则中强度折减法得到的结果等效,首先,通过理论推导确定Hoek-Brown准则参数m,s,σci与粘结力c和内摩擦角φ之间的关系;然后,进一步得到在Hoek-Brown准则中实施强度折减法时,m,s和σci的折减系数以及它们之间的关系;最后,由FLAC3D软件建立计算模型,采用所确定的折减方法计算边坡的安全系数,并将该结果与Mohr-Coulomb准则得到的结果进行对比,结果表明:参数m,s和σci的折减系数须满足一定关系,强度折减法在Hoek-Brown准则和Mohr-Coulomb准则中得到的安全系数的差别为3.54%,差别微小,从而验证了所确定的折减方法的可靠性。

关键词： Hoek-Brown准则 Mohr—Coulomb准则等效强度折减法 FLAC^3D软件

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物质点强度折减法边坡失稳判据选择方法

地质科技通报 2022年第2期41卷 113-122页

作者：蒋先平张鹏卢艺伟刘磊磊张明辉中国有色金属长沙勘察设计研究院有限公司长沙410011 中南大学有色金属成矿预测与地质环境监测教育部重点实验室长沙410083 中南大学地球科学与信息物理学院长沙410083

用物质点强度折减法求解边坡安全系数时,需要选择一定的失稳判据,而采用不同的失稳判据获得的安全系数通常存在一定差异。为此,采用物质点强度折减法对两个边坡算例进行了稳定性分析,对比研究了文献中常用的4种边坡失稳判据(计算不收敛... 详细信息

用物质点强度折减法求解边坡安全系数时,需要选择一定的失稳判据,而采用不同的失稳判据获得的安全系数通常存在一定差异。为此,采用物质点强度折减法对两个边坡算例进行了稳定性分析,对比研究了文献中常用的4种边坡失稳判据(计算不收敛、特征点位移突变、塑性应变贯通及界限值判据)在计算边坡安全系数时的合理性及适用性。同时,将Spencer极限平衡法获得的安全系数作为参考,进一步验证了结果的合理性与准确性。结果表明:①数值计算的收敛性不能作为边坡失稳判据;②将特征点位移突变视为边坡失稳判据时,获得的安全系数与极限平衡法获得的结果基本一致,故特征点位移突变可以作为边坡失稳判据;③塑性应变贯通和边坡最大位移随迭代时间步趋于稳定的界限值不宜单独作为边坡失稳判据。

关键词：边坡稳定性分析物质点法强度折减法失稳判据安全系数

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强度折减法确定的复合土钉支护整体稳定系数

岩石力学与工程学报 2005年第21期24卷 3882-3886页

作者：尹骥杨林德管飞同济大学地下建筑与工程系上海200092

将强度折减法和显式有限差分法相结合计算复合土钉支护的稳定系数。该方法与传统的基于极限平衡的计算方法相比减少了很多假设,如滑裂面形状、位置等的假设。使用该方法计算复合土钉支护整体稳定系数,稳定系数的概念更加明确,而且滑裂... 详细信息

将强度折减法和显式有限差分法相结合计算复合土钉支护的稳定系数。该方法与传统的基于极限平衡的计算方法相比减少了很多假设,如滑裂面形状、位置等的假设。使用该方法计算复合土钉支护整体稳定系数,稳定系数的概念更加明确,而且滑裂面的范围更加直观。但该方法只对土体及水泥土搅拌桩的强度参数进行折减,而未考虑复合土钉支护中土钉及土钉注浆体与土体接触面的折减。提供了采用该方法应用于典型上海地区软弱土层中的复合土钉支护的算例,并且建议根据剪应变增量云彩图来识别滑裂面的位置。计算结果表明:该方法所计算得出的滑裂面与复合土钉支护实际破坏形态非常吻合;提供了基于极限平衡理论条分法的计算方法的结果,并将结果作了比较,比较结果表明:强度折减法计算的整体稳定系数与条分法计算的结果相差在10%之内,得出强度折减法计算整体稳定系数计算稳定系数可以用于工程实际的结论。

关键词：土力学强度折减法复合土钉支护有限差分法整体稳定性