国家重点基础研究发展计划(2014CB046901)
- 作品数：25 被引量：136H指数：6
- 相关作者：蒋明镜王华宁曾广尚陈有亮王建秀更多>>
- 相关机构：同济大学上海理工大学天津大学更多>>
- 发文基金：国家重点基础研究发展计划国家自然科学基金上海市科学技术委员会资助项目更多>>
- 相关领域：建筑科学交通运输工程天文地球水利工程更多>>
- 深部隧道力学分析的离散元与理论解分区耦合方法初探被引量：1
- 2016年
- 离散单元法适合室内试验和局部小尺度问题的模拟,但在分析隧道开挖等大尺度问题时计算复杂且耗时.为拓展离散元在大尺度问题分析中的适用性,尝试将离散元与理论解分区耦合.针对深埋圆形隧道围岩开挖过程,采用离散元模拟内部近孔口处围岩,外部采用理论解,耦合边界上使用迭代算法,控制收敛以保证力与位移连续条件,在弹性阶段范围内对两区域进行耦合以分析解法的适用性和误差.针对隧洞有、无内压两类算例,采用该分区耦合方法经15步左右迭代收敛,所得边界位移与理论解分别相差1.86%、3.2%;所得离散元结果与理论解对比良好:位移误差随角度有关、最大处在13.5%以内,应力误差除在少量部位为15%左右外,其余各处在8.6%以内.据此表明,该方法具有相当的精度及可行性.
- 王华宁肖果蒋明镜
- 关键词：离散元法理论解
- 层状复合岩体的改进Hoek-Brown强度准则研究被引量：4
- 2018年
- Hoek-Brown强度准则是岩土工程领域应用最为广泛的强度准则之一,但其最初只适用于各向同性岩体。通过将层状复合岩体考虑为横观各向同性材料,引入各向异性状态参数(被定义为材料微观结构偏张量与标准化偏应力张量之间的联合不变量),并将该参数与Hoek-Brown强度准则耦合,建立了层状复合岩体的强度准则。结合干燥和饱和状态下的千枚岩、板岩和沉积石英岩的三轴试验结果对计算结果进行验证,结果表明改进的Hoek-Brown准则能较好地预测层状复合岩体的破坏强度。
- 王建秀邓沿生邓沿生吴林波
- 关键词：层状复合岩体HOEK-BROWN强度准则
- 岩石锚杆锚固段拉拔破坏机理离散元分析被引量：11
- 2018年
- 为探讨锚杆锚固段的拉拔破坏机理,采用离散元进行绿片岩中锚杆拉拔试验的模拟,分析不同锚固长度、围压下锚固段破坏模式和特点。离散元中植入新型岩石微观接触模型,可以更好的模拟绿片岩力学特性。分析结果表明,拉拔荷载与位移呈多次上升-跌落关系,并在产生贯通破坏面后明显跌落;围压可以明显增大锚杆与岩石相互作用力,对拉拔极限承载力有极大影响;拉拔破坏渐进发生,将先形成"瓶"状的破坏形态,再从锚杆底部的岩体形成一个"漏斗锥形"形的破坏形态;而在高围压时,锚杆底部岩体先破坏,裂纹沿斜向上扩展,形成"漏斗锥形"形破坏形态。
- 车纳王华宁蒋明镜蒋明镜
- 关键词：拉拔试验离散元
- 预制单裂缝花岗岩化学侵蚀作用的试验研究
- 2018年
- 为了研究化学侵蚀对裂隙岩体的影响,将天然花岗岩加工成板状样,用水刀预制单裂缝,然后将其浸泡在化学溶液中并施加竖向荷载,经过预定时间后进行单轴压缩试验。通过比较浸泡前、后试样质量和力学性质的变化,研究了溶液浓度、pH值、应力水平和浸泡时间等因素的影响。研究结果表明:封闭溶液条件下,试样的质量损失微小但力学性质劣化明显;经化学溶液浸泡后,试样压缩变形有从脆性向延性转变的趋势;酸性环境下的起裂应力、峰值强度和弹性模量最低,碱性环境次之,中性环境最大;随着浓度、应力水平及浸泡时间增加,起裂应力变化波动性较大,而峰值强度和弹性模量均单调减小。
- 司马军谭睿马旭潘健蒋明镜
- 关键词：花岗岩化学侵蚀应力水平单轴压缩试验
- 不同岩性下TBM滚刀破岩过程离散元分析被引量：6
- 2019年
- 为了研究全断面岩石掘进机(TBM)的滚刀在不同岩性下的破岩机理,将考虑胶结尺寸的微观接触模型植入离散元软件,模拟了4种岩性下不同滚刀刃数的破岩过程,探究岩性、滚刀刃数对破岩效率的影响。模拟结果表明:不同滚刀刃数下的破岩过程可以分为3个阶段,即加载阶段、卸载阶段及残余跃进阶段;胶结破坏类型主要呈拉剪破坏与压剪破坏两种;滚刀破岩过程中受到的阻力可以用峰值法向推力表示,阻力大小取决于岩性,破岩阻力随着岩石单轴抗压强度的增大而增大;通过胶结破岩比能耗来评价破岩效率,对于坚硬岩,三滚刀破岩效率最高,对于强度较低的岩石,采用单滚刀破岩效率更高。
- 杨开新蒋明镜陈有亮陈有亮
- 关键词：岩性破岩效率离散单元法
- 流变岩体隧道施工中锚喷支护的模拟与解析分析被引量：4
- 2013年
- 隧道开挖结束后施加锚杆并在孔口喷薄层混凝土是常用的支护方式,而锚固区围岩性质在支护后将发生很大变化。本文针对考虑流变岩体中隧道逐步开挖与任意时刻施加支护问题,用圆柱型正交各向异性等效锚固体模拟锚固区,并建立材料特性变化后锚固区应力与位移的计算方法。对受双向等地应力作用的深埋圆形隧道,推导了可模拟为Boltzmann粘弹性模型的岩体在开挖与支护过程中原岩区与锚固区的位移与应力的解析解答,并分析了不同位置的力学状态及和各向异性程度对原岩区和锚固区的力学状态的影响,给出了若干结论。
- 曾广尚王华宁蒋明镜
- 关键词：锚喷支护解析解
- 流变岩体中支护圆形隧道施工过程的时效理论解被引量：6
- 2016年
- 针对水平和竖向地应力不相等的一般地应力条件下圆形隧道的断面开挖、纵向推进及衬砌施工问题,用任意黏弹性模型模拟不同岩石流变特性,用与时间相关的开挖函数模拟隧道断面开挖过程,用虚拟支护力等效纵向开挖效应,并在隧道开挖完成后的任意时刻施加弹性支护.采用复变函数方法和拉普拉斯变换技术给出用复位势表达的边界条件和围岩、衬砌接触位置协调条件,建立关于复位势中待定项系数的方程.通过求解方程确定待定项系数,从而得到开挖与支护整个施工过程任意时刻围岩位移和应力理论解答,并与相同条件下有限元解进行了对比.根据解答分析了围岩位移和应力的分布规律以及衬砌施加时刻对围岩位移和应力的影响.根据现有解析程序,可以形成快速预测隧道施工力学状态的计算机系统,方便、快捷地进行相似工程条件下的初步设计.
- 王华宁宋飞蒋明镜
- 关键词：隧道支护黏弹性施工过程理论解
- 深埋并行双线隧道顺序施工过程的时效理论分析被引量：6
- 2017年
- 在流变岩土体中进行并行双线隧道施工时,隧道施工过程、布置方式对应力、位移的时空分布有显著影响。针对粘弹性岩土体中双向不等的应力作用下的双圆形隧洞顺序施工问题,本文推导得到了各施工时段开挖增量位移和应力的理论解。推导中利用Laplace变换给出粘弹性解答与弹性复位势的关系,并根据各时段受力情况,应用粘弹性叠加关系导出最终解答。理论解与相同条件下有限元解进行了比对,结果吻合得较好。根据解答分析了两隧道空间布置方式对应力和位移的影响,以及倾斜布置时侧压系数的影响。相比数值方法,理论解答可更方便地进行参数分析和初步设计。
- 王华宁曾广尚吴磊蒋明镜
- 关键词：粘弹性双线隧道施工过程复变函数解析解
- 考虑岩体时效深埋隧洞施工过程的理论解析——开挖、锚喷与衬砌支护的全过程模拟与解答被引量：4
- 2014年
- 对具有时效特性的流变岩体,施工过程对围岩力学响应有显著影响。针对黏弹性时效岩体中深埋圆形隧洞的断面及纵向开挖、锚喷和衬砌施工,用圆柱型正交各向异性弹性体模拟锚固后岩体,建立材料特性变化后锚固区力学响应的计算方法,进而导出Burgers岩体全施工过程的封闭解析解。根据解答分析了锚固区各向异性程度、锚固及衬砌支护时刻、锚固厚度对锚固区应力、位移的影响。分析表明:锚固区环向刚度的改变可显著影响岩体力学响应,而改变径向刚度则变化极小;衬砌受力与其施加时刻相关,而受锚固时刻影响不大;增加锚固区厚度可减小位移,优化锚固区受力,但对衬砌的受力影响很小。本解答可进行相似条件下隧洞初步设计。
- 王华宁曾广尚蒋明镜
- 关键词：时效锚喷支护解析解
- 基于时效理论解的双层衬砌圆形隧道围岩压力分担的简便计算法被引量：10
- 2017年
- 隧道的顺序施工叠加岩石流变特性,使围岩和衬砌的力学状态与时间相关。针对水平和竖向地应力不相等的一般地应力条件下双层衬砌圆形隧道施工问题,采用复变函数方法和Laplace变换,推导了开挖和支护全施工过程任意时刻围岩、衬砌的位移和应力理论解答。理论推导中用任意黏弹性模型模拟岩石流变特性,并在隧道开挖完成后的任意时刻分别施加一次衬砌、二次衬砌。并与相同条件下有限元解进行了比对。为便于工程设计,基于本文时效理论解,通过衬砌压力的机理分析,运用数据拟合的方法,给出了围岩压力分担的简便计算法,公式形式简单、适用范围广,同时也可以实现解析解的类似精度,为科学合理确定二次衬砌施工方案提供了理论依据。结合一算例,针对不同围岩压力分担情况,分别给出二衬施加时刻和二衬厚度建议值。工程中可据此方便、快捷地进行相似工程条件下的初步设计。
- 王华宁宋飞蒋明镜
- 关键词：黏弹性
