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多洞并行隧道围岩稳定性与破坏模式极限分析

岩土工程学报 2023年第5期45卷 976-985页

作者：杨峰高廉镇高益康阳军生中南大学土木工程学院湖南长沙410075

受交通廊道的空间限制,隧道工程逐渐出现了多洞并行的布设形式。当相邻隧道净间距较小时,建设期间可能出现相互影响,降低围岩稳定性。将该课题简化为平面应变条件下的多洞并行等间距毛洞隧道围岩稳定性问题,应用刚体平动运动单元上限法... 详细信息

受交通廊道的空间限制,隧道工程逐渐出现了多洞并行的布设形式。当相邻隧道净间距较小时,建设期间可能出现相互影响,降低围岩稳定性。将该课题简化为平面应变条件下的多洞并行等间距毛洞隧道围岩稳定性问题,应用刚体平动运动单元上限法开展计算分析,获取失稳临界状态下围岩稳定系数曲线和滑移线网破坏模式的定量数据,揭示围岩稳定性与潜在破坏模式随强度参数、隧道埋深H和多洞净距S等因素间的演化规律。研究结果和已有双洞并行隧道的对比分析表明:净间距S大于转换间距Str后,二者均表现为单洞独自破坏形式,且稳定系数Ncr数值吻合较好;而净距S较小时,多洞并行隧道围岩表现为上方整体下沉条件下的中夹岩破坏,较之双洞并行情况围岩稳定性大大降低。研究结果可为多洞并行隧道围岩稳定性评价及加固方案制定等工作提供数据支撑。

关键词：多洞并行隧道围岩稳定性极限分析上限法刚体平动运动单元滑移线网破坏模式

对向施工隧道贯通前开挖面稳定性上限有限元分析

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哈尔滨工程大学学报 2019年第7期40卷 1290-1296页

作者：孙雁军阳军生杨峰罗静静中南大学土木工程学院湖南长沙410075 湖南省高速公路建设开发有限公司湖南长沙410001 中南大学重载铁路工程结构教育部重点实验室湖南长沙410075

为探讨对向施工隧道贯通前开挖面存在的相互影响对地层稳定性的变化规律,本文将该问题假定为沿隧道纵向中线剖开的二维平面应变模型,采用刚体平动运动单元上限有限元法开展计算分析,获得了土体自重作用下地层临界失稳状态对应的隧道开... 详细信息

为探讨对向施工隧道贯通前开挖面存在的相互影响对地层稳定性的变化规律,本文将该问题假定为沿隧道纵向中线剖开的二维平面应变模型,采用刚体平动运动单元上限有限元法开展计算分析,获得了土体自重作用下地层临界失稳状态对应的隧道开挖面稳定性系数Ncr和有效间断线网破坏模式,以单元速度云图和速度矢量图形式呈现了典型破坏模式下速度场分布的特征。研究发现:对向开挖面间距比S/D对稳定性系数Ncr有显著影响,隧道埋深比H/D和土体内摩擦角Ф对其亦有影响。在转换间距比Str/D附近,稳定系数Ncr值差别不大,但破坏模式形态和范围差异明显。本研究为对向施工隧道贯通前的稳定性评价、选取合理预加固方案等工作提供理论支撑。

关键词：对向施工开挖面稳定性上限有限元刚体平动运动单元稳定性系数破坏模式隧道

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隧道围岩压力运动单元上限有限元计算方法

岩土工程学报 2019年第11期41卷 2046-2052页

作者：石钰锋徐长节杨峰罗静静阳军生华东交通大学江西省岩土工程基础设施安全与控制重点实验室江西南昌330013 南昌轨道交通集团有限公司江西南昌330038 中南大学土木工程学院湖南长沙410075 中南大学重载铁路工程结构教育部重点实验室湖南长沙410075

针对隧道围岩压力与破坏模式问题,应用刚体平动运动单元上限有限元方法(UBFEM-RTME)与程序开展计算分析,获得了支护反力系数Nγ及Nc上限解曲线图和围岩有效间断线网破坏模式及其演变规律。与多种基于假定破坏机构的刚性块体上限法及模... 详细信息

针对隧道围岩压力与破坏模式问题,应用刚体平动运动单元上限有限元方法(UBFEM-RTME)与程序开展计算分析,获得了支护反力系数Nγ及Nc上限解曲线图和围岩有效间断线网破坏模式及其演变规律。与多种基于假定破坏机构的刚性块体上限法及模型实验结果进行对比分析,验证了UBFEM-RTME方法获得的支护反力σT上限解为极限分析上限理论框架内的较优解答,并且Nγ及Nc上限解与太沙基围岩压力解答变化趋势基本一致。除Nγ及Nc上限解外,UBFEM-RTME方法获得的隧道围岩有效间断线网破坏模式存在多种形态特征,大致涵盖了既有文献关于围岩破坏机构假定的多种型式,体现出该方法能摆脱假定破坏机构的限制,应用于隧道围岩压力求解具有良好适用性。

关键词：围岩压力支护反力系数极限分析上限有限元刚体平动运动单元破坏模式

地表超载作用下隧道失稳破坏的上限有限元分析

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岩土力学 2015年第S2期36卷 695-701页

作者：杨峰郑响凑赵炼恒石杰红阳军生中南大学土木工程学院湖南长沙410075 中国安全生产科学研究院北京100012

针对地表超载作用下隧道稳定性和破坏模式问题,基于刚体平动运动单元上限有限元理论编程并计算分析,获得了浅埋隧道失稳临界超载系数上限解和刚性运动块体体系破坏模式。通过与现有的刚性块体极限分析上限法以及极限分析上、下限有限元... 详细信息

针对地表超载作用下隧道稳定性和破坏模式问题,基于刚体平动运动单元上限有限元理论编程并计算分析,获得了浅埋隧道失稳临界超载系数上限解和刚性运动块体体系破坏模式。通过与现有的刚性块体极限分析上限法以及极限分析上、下限有限元法计算结果的对比分析,验证了上限解的可靠性。研究结果表明,(1)临界超载系数sσ黏聚力c之比s(σ/c)随土体内摩擦角?和隧道埋深C与直径D之比(C/D)的增大而相应增大,随土体重度与黏聚力参数(γD/c)的增大而减小;(2)C/D和?对隧道破坏模式的影响较明显;C/D增大,则隧道破坏范围增加;内摩擦角?增大,刚性运动块体破坏模式相互错动更加显著,相比而言,γD/c对破坏模式的影响并不显著;(3)刚体平动运动单元上限有限元上限解精度高,所得刚性运动块体破坏模式具有滑移线形态,能精细地反映隧道失稳破坏特征。

关键词：地表超载浅埋隧道稳定性上限有限元刚体平动运动单元破坏模式