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孔隙水作用下浅埋圆形隧道支护反力上限计算

公路工程 2014年第4期39卷 57-60页

作者：周利金湖南省交通科学研究院湖南长沙410015

浅埋隧道的支护反力的确定是控制隧道围岩稳定性的关键,针对浅埋圆形隧道,基于极限分析上限定理和一定的假设,考虑了孔隙水压力作用,计算了内能耗散和外力功率,得到了孔隙水压力作用下浅埋圆形隧道的支护反力的上限解,将浅埋圆形隧道的... 详细信息

浅埋隧道的支护反力的确定是控制隧道围岩稳定性的关键,针对浅埋圆形隧道,基于极限分析上限定理和一定的假设,考虑了孔隙水压力作用,计算了内能耗散和外力功率,得到了孔隙水压力作用下浅埋圆形隧道的支护反力的上限解,将浅埋圆形隧道的支护反力求解转化成一个数学优化问题,并利用MATLAB编制相应计算程序。计算结果表明:埋深H、内摩擦角φ、洞径h、孔隙水压力系数λ都对浅埋圆形隧道的支护力有很大的影响。

关键词：浅埋圆形隧道孔隙水压力支护反力上限定理

土质地层圆形隧道均布支护反力上限有限元分析

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中外公路 2018年第6期38卷 182-186页

作者：周海英中铁十八局集团第五工程有限公司天津市300222

应用适宜于岩土稳定性分析的六节点三角形单元极限分析上限有限元程序,详细分析了土质地层圆形隧道均布极限支护反力和失稳破坏问题,获得了不同埋深C、土体重度γ、内摩擦角φ、黏聚力c等综合因素影响下极限支护反力系数上限解图表及以... 详细信息

应用适宜于岩土稳定性分析的六节点三角形单元极限分析上限有限元程序,详细分析了土质地层圆形隧道均布极限支护反力和失稳破坏问题,获得了不同埋深C、土体重度γ、内摩擦角φ、黏聚力c等综合因素影响下极限支护反力系数上限解图表及以塑性乘子表达的地层失稳破坏形态。研究结果表明:支护反力系数Nγ、Nc上限解与太沙基土压力理论解参数影响规律基本一致,且内摩擦角φ和隧道埋深C与直径D之比(C/D)对于隧道极限支护反力系数Nγ、Nc及地层破坏模式影响较明显。当φ较小时,隧道地层失稳破坏模式与太沙基土压力理论假定的破坏形态吻合较好;当φ较大时,上限有限元法获得破坏模式局限于隧道周边一定范围且呈现出明显"拱效应"现象。

关键词：圆形隧道极限分析上限有限元太沙基土压力理论支护反力破坏模式

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浅埋隧道掌子面支护反力上限计算方法的研究

浅埋隧道掌子面支护反力上限计算方法的研究

作者：蒋民中南大学

学位级别：硕士

隧道的掌子面是在隧道开挖过程中极易发生塌方的位置,如何确保隧道掌子面的稳定性,是隧道施工过程中的重中之重。本文基于极限分析上限定理,对隧道掌子面的稳定性进行了研究。 1.利用基于线性Mohr-Coulomb破坏准则的极限分析上限定理... 详细信息

隧道的掌子面是在隧道开挖过程中极易发生塌方的位置,如何确保隧道掌子面的稳定性,是隧道施工过程中的重中之重。本文基于极限分析上限定理,对隧道掌子面的稳定性进行了研究。 1.利用基于线性Mohr-Coulomb破坏准则的极限分析上限定理,构建了浅埋隧道掌子面双对数螺旋线破坏模式,将隧道掌子面稳定性问题转化成侧压力系数的求解,并推导出侧压力系数的计算公式,探讨了各参数对侧压力系数的影响。 2.将多切线法引入到隧道的极限分析中,在前一章相关内容的基础上,利用基于非线性Mohr-Coulomb准则的极限分析上限定理推导了隧道掌子面侧压力系数的计算表达式,研究了非线性准则对侧压力系数的影响,讨论了各参数对破坏机构形状的影响。 3.依托水口山隧道工程实例,采用有限差分软件FLAC3D建模,将数值模拟的计算结果和解析法的结果进行了比较,证明了本文的方法是正确的。

关键词：浅埋隧道掌子面上限定理支护反力

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小净距隧道支护反力的极限分析

公路工程 2011年第3期36卷 83-85,101页

作者：罗卫华湖南省高速公路管理局湖南长沙410003

介绍了极限分析上限法的基本原理和求解步骤,通过极限分上限法推导出求解小净距隧道支护反力的基本公式,采用M atlab数值软件对小净距隧道的支护反力进行了计算分析,并与前人计算结果进行比较。比较分析表明本文结果是完全正确可行的。... 详细信息

介绍了极限分析上限法的基本原理和求解步骤,通过极限分上限法推导出求解小净距隧道支护反力的基本公式,采用M atlab数值软件对小净距隧道的支护反力进行了计算分析,并与前人计算结果进行比较。比较分析表明本文结果是完全正确可行的。研究解破裂角与净距之间的关系,结果表明双洞隧道支护反力的净距范围为在0.96D^2.73D之间。

关键词：小净距支护反力极限分析上限法

基于D-P条件等效的黏性土隧道开挖地层力学行为有限元分析

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同济大学学报（自然科学版） 2023年第4期51卷 506-512页

作者：何乔韩兴博邓念兵杨海挺朱建朝贝尔福‒蒙贝利亚技术大学信息学院贝尔福90000 长安大学公路学院陕西西安710064 宁波市交通工程管理中心浙江宁波315042 宁波市交通建设工程试验检测中心有限公司浙江宁波315121

基于三轴试验应力-应变结果,获取了依托工程黏性土强度参数。通过德鲁克-普拉格条件(D-P条件)等效,实现了摩尔-库伦(M-C)黏性土材料的D-P准则模拟方法。采用“间隙约束法”模拟衬砌支护时机对地层力学行为的影响。通过数值计算讨论了黏... 详细信息

基于三轴试验应力-应变结果,获取了依托工程黏性土强度参数。通过德鲁克-普拉格条件(D-P条件)等效,实现了摩尔-库伦(M-C)黏性土材料的D-P准则模拟方法。采用“间隙约束法”模拟衬砌支护时机对地层力学行为的影响。通过数值计算讨论了黏性土盾构隧道地层参数以及施工特性对地层力学行为及支护反力的影响。研究发现:黏聚力、内摩擦角以及开挖洞径对围岩塑性区半径及支护反力的影响基本呈线性关系,随黏聚力和内摩擦角的增大,塑性区半径和支护反力明显减小,内摩擦角的影响显著于黏聚力。开挖洞径由6 m增大到14 m,塑性区半径增大约210%,支护反力增大约230%。土侧压力系数将显著影响开挖后塑性区形状、范围以及支护反力的分布。随着支护时间的延后,塑性区逐渐增大,支护反力逐渐减小,当释放的位移超过总位移的40%时,两者增减幅度均有明显降低。就依托工程而言,当将地层含水率控制在8%~15%间,当地层收敛约为总位移的20%时,可充分发挥地层自承能力从而降低支护反力。

关键词：隧道黏性土塑性区支护反力德鲁克-普拉格条件等效

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城市复杂隧道群中超小净距夹岩稳定性研究

中国铁道科学 2014年第6期35卷 41-47页

作者：仇文革孔超刘凯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

以重庆红岩村处5座隧道组成的隧道群为背景工程,通过数值模拟和室内模型试验的方法,研究隧道群间夹岩的力学行为特征和破坏形态。结果表明:隧道群施工过程中,夹岩的主应力方向会发生偏转且应力集中效应明显,夹岩最薄弱处受剪严重且极易... 详细信息

以重庆红岩村处5座隧道组成的隧道群为背景工程,通过数值模拟和室内模型试验的方法,研究隧道群间夹岩的力学行为特征和破坏形态。结果表明:隧道群施工过程中,夹岩的主应力方向会发生偏转且应力集中效应明显,夹岩最薄弱处受剪严重且极易发生剪切破坏;夹岩最不利状态发生在第Ⅲ阶段(三纵线左侧主隧道开挖且未支护阶段);洞群失稳是从夹岩失稳开始的,故夹岩稳定是洞群稳定的关键,及时提供足够的支护反力或对夹岩加固才能够最大限度地保证夹岩的稳定性;模型试验得出的夹岩破坏过程和形式与实际工程中的相似、与理论分析和数值计算的基本吻合,验证了理论分析和数值计算的正确性。

关键词：城市隧道群小净距洞群夹岩围岩稳定性围岩应力支护反力破坏形态

基于黄土二次抛物线型强度准则的黄土隧道应力变形计算方法

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隧道与地下工程灾害防治 2022年第4期4卷 20-27页

作者：曹周阳关晓迪马迪窦国涛朱勇锋郑州航空工业管理学院土木建筑学院河南郑州450046 西安理工大学土木建筑工程学院陕西西安710048 西安交通工程学院土木工程学院陕西西安710300 长安大学地质工程与测绘学院陕西西安710061

针对采用Mohr-Coulomb强度准则研究黄土隧道围岩应力及位移可能会引起较大误差的问题,综合考虑黄土抗拉和抗剪强度特性的二次抛物线型强度准则,推导黄土隧道围岩应力及位移计算新解。分析表明:隧道围岩切向应力在弹塑性交界面处出现峰值... 详细信息

针对采用Mohr-Coulomb强度准则研究黄土隧道围岩应力及位移可能会引起较大误差的问题,综合考虑黄土抗拉和抗剪强度特性的二次抛物线型强度准则,推导黄土隧道围岩应力及位移计算新解。分析表明:隧道围岩切向应力在弹塑性交界面处出现峰值,基于二次抛物线型强度准则的切向应力峰值比基于Mohr-Coulomb强度准则的切向应力峰值减小6.1%,且前者的塑性区应力小于后者;黄土隧道围岩塑性区半径随支护反力的减小而增大,当支护反力较小时,前者的塑性区半径大于后者,且支护力越小,两者相差越大;黄土隧道周边位移随支护反力的减小而增大,前者的隧道周边位移大于后者,且随支护反力的减小,两者差异逐渐增大;将不同强度准则下的黄土隧道围岩应力与模型试验结果进行对比发现,基于二次抛物线型强度准则的黄土隧道围岩应力与模型试验结果较吻合。表明基于二次抛物线型强度准则的黄土隧道围岩应力、塑性区半径及隧道周边位移更加贴近工程实际。

关键词：黄土隧道二次抛物线型强度准则内摩擦角抗拉强度支护反力塑性区半径

考虑中主应力和剪胀的深埋圆形隧道黏弹塑性蠕变解

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岩石力学与工程学报 2012年第A2期31卷 3586-3592页

作者：余东明姚海林段建新詹永祥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

深埋圆形隧道的开挖支护是与时间相关的复杂力学过程。为了描述这一过程,假设隧道围岩为Burgers体与Drucker-Prager准则组合的黏弹塑性模型。隧道开挖支护完成瞬时围岩表现为弹塑性,此时考虑中主应力的影响,推导出原岩应力和支护反力共... 详细信息

深埋圆形隧道的开挖支护是与时间相关的复杂力学过程。为了描述这一过程,假设隧道围岩为Burgers体与Drucker-Prager准则组合的黏弹塑性模型。隧道开挖支护完成瞬时围岩表现为弹塑性,此时考虑中主应力的影响,推导出原岩应力和支护反力共同作用下的应力场;随后,假设此应力场保持不变,隧道围岩表现出随时间变化的蠕变性能,进一步推导出深埋圆形隧道考虑剪胀性能的围岩蠕变位移解析式;结合实际算例,分析围岩剪胀角与支护反力对深埋圆形隧道围岩蠕变位移的影响规律。结果表明,剪胀角的变化会对隧道围岩蠕变位移产生较大影响,而支护反力并不能完全控制高地应力作用下的深埋隧道围岩位移随时间的持续增加。

关键词：隧道工程黏弹塑性中主应力强度准则剪胀蠕变位移支护反力

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重庆轨道交通四号线头塘地铁站围岩压力分析

地下空间与工程学报 2017年第S1期13卷 34-39页

作者：陈章林王心毅刘辉王明阳姜永东中铁隧道集团二处有限公司河北燕郊065201 重庆大学煤矿灾害动力学与控制国家重点实验室重庆400044

以重庆轨道交通四号线头塘车站为工程背景,地铁车站属于特大断面浅埋隧道,首创采用预留T字岩梁岩柱隧道施工方法,应用全土柱理论、普氏理论、泰沙基理论、比尔鲍曼理论计算了隧道施工全断面开挖完成后不同埋深工况下围岩的垂直压力、水... 详细信息

以重庆轨道交通四号线头塘车站为工程背景,地铁车站属于特大断面浅埋隧道,首创采用预留T字岩梁岩柱隧道施工方法,应用全土柱理论、普氏理论、泰沙基理论、比尔鲍曼理论计算了隧道施工全断面开挖完成后不同埋深工况下围岩的垂直压力、水平压力,分析得出泰沙基理论的计算结果适合于该工程,应用小净距隧道围岩压力理论,计算了T字型断面形成后不同埋深工况下围岩的垂直压力、水平压力。理论分析了隧道施工过程中形成T字型断面以及全断面时顶板的最大拉应力、最大挠度,并计算了隧道顶板不垮落离层时需要的最小支护反力,研究结果为车站施工、支护结构安全提供理论支撑。

关键词：地铁车站 T字岩梁岩柱施工围岩压力支护反力