上海市自然科学基金(11ZR1438700)
- 作品数：8 被引量：31H指数：4
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- 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
- 深埋圆形压力隧洞施工过程的粘弹性解析解被引量：8
- 2012年
- 地下工程施工一般需分步、分段进行,其边界会随着开挖过程不断发生变化。而多数岩石又具有流变特性。因此,隧道施工中围岩力学分析应考虑岩体流变时效与动态施工的共同作用。本文从一般粘弹性时变力学方程出发,用拉普拉斯变换法得出了弹性问题和粘弹性问题间的对应性关系。当把岩石模拟为H-Kilvin粘弹性体,根据对应性关系求得了两向不等压下圆形隧洞任意形式断面开挖过程中的应力和位移积分形式解答。通过折减地应力,也可考虑纵向施工效应影响。当隧洞半径随时间线性变化时,通过某算例分析了断面开挖时不同施工速度、不同角度和侧压系数对位移和应力的影响。结果显示,开挖越缓慢,位移变化也比较平缓,且其施工结束时的位移越大,达到稳定所需的时间越短。
- 何平王华宁
- 关键词：圆形隧洞粘弹性解析解
- 考虑断面及纵向施工效应时支护圆形洞室黏弹解析分析被引量：6
- 2011年
- 针对深埋圆形洞室,用半径时变函数模拟断面开挖过程,引入空间影响系数对力学模型进行修正以考虑纵向开挖影响。当岩体模拟为任一黏弹性材料时,将方程拉普拉斯变换求得位移通解,逆变换后代入边界条件确定待定函数,最终得到用洞周面力表达的围岩应力、位移统一解。区分开挖与支护时段,利用围岩与支护接触条件建立关于支护力的积分方程。当取Boltzmann黏弹模型时,求解积分方程得到支护力的确切表达,并可求得开挖过程及任意时刻支护后应力、位移分段解析表达。算例分析表明,纵向推进速度越大,位移越大;断面开挖较快时纵向推进速度对位移的影响越显著。最终洞型和纵向推进速度均相同时,采用不同断面开挖速度且挖完立即支护时,开挖较快的情况位移变化较剧烈,而支护后最终稳定位移较小。但是,相应支护阶段产生的位移较大,支护力也较大。文中导出的解可用于计算圆形洞室半径任意开挖并加支护后的应力、位移,该方法也适用于其它黏弹模型岩体的施工分析。
- 王华宁曹志远李悦
- 关键词：施工过程支护
- 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
- 流变岩体中椭圆洞室断面开挖过程的力学分析被引量：12
- 2013年
- 给出了黏弹性流变岩体中深埋椭圆隧洞断面开挖过程中力学响应的解析解答。通过设定长短半轴随时间变化的函数可模拟施工过程。首先,结合变边界黏弹性问题对应关系和平面弹性复变方法,求得岩体应力及开挖引起位移的统一表达。在推导中,通过建立逆映射函数,分离出参与Laplace变换的时间。然后,对模拟为Boltzmann黏弹模型的岩石材料,给出了积分形式的位移表达式。最后,针对不同类型岩石进行不同开挖方式和速度下无量纲位移及应力的参数分析。分析表明,施工方式对位移与应力有明显影响。给出的解析解答可用于地下椭圆孔型隧道在开挖过程中的力学分析,并可作为实际工程初步设计的手段。
- 王华宁蒋明镜何平
- 关键词：黏弹性开挖解析解
- 粘弹性岩体中支护圆形洞室施工过程的解析分析被引量：4
- 2012年
- 地下洞室的开挖与支护是逐步的连续过程。对具有流变效应的粘弹性岩体,流变时效与施工效应发生耦合,变形与时间相关。针对深埋圆形洞室的施工,用半径时变函数模拟断面开挖过程。当岩体模拟为任一粘弹性材料时,将方程进行拉普拉斯变换求得位移通解,逆变换后代入边界条件确定待定函数,最终得到用洞周面力表达的围岩应力、位移统一解。区分开挖与支护时段,将半径时变函数、洞周面力不同表达式代入,利用支护后围岩与弹性支护接触条件建立关于支护力的Volterra积分方程。当岩石模拟为Boltzmann粘弹模型时,代入材料参数可求解积分方程得到支护力的确切表达,并进一步求得开挖过程及任意时刻支护后应力、位移分段解析表达式。表达式和算例分析表明:加支护后的径向位移增长呈指数形式变化且最终稳定于某一数值。最终洞型相同时,采用不同断面开挖速度且挖完立即支护时,开挖较快的情况位移变化较剧烈,而支护后最终稳定位移较小;但是,相应支护阶段产生的位移较大,支护力也较大。文中给出的方法可用于计算圆形洞室半径任意开挖并加支护后的应力、位移,适用于任一粘弹模型岩体的施工分析。
- 王华宁仲政
- 关键词：施工过程支护
- 粘弹性岩体中椭圆洞室开挖过程的施工力学分析
- 本文针对粘弹性岩体中椭圆形洞室开挖问题，给出了施工过程中的应力和位移解析解。通过求解逆映射函数，把S平面上的复位势转换至Z平面，并根据变边界粘弹性问题对应关系求得了应力和位移解答。对应力边值问题，应力粘弹性解与弹性解相同...
- 何平王华宁
- 关键词：基坑开挖建筑施工
- 无限粘弹性平面中椭圆孔口变边界过程的复变函数解答
- 2014年
- 工程中存在一类几何边界随时间变化的变边界结构,例如土木工程中处于施工阶段的结构.论文以粘弹性岩体中隧道开挖为背景,尝试用变边界问题对应关系和平面弹性复变方法求取无限平面中椭圆孔口自相似变边界情况下的解析解答.首先建立了复变函数法求解变边界粘弹性问题的基本步骤和公式.然后通过建立逆映射函数将已知ζ平面复位势转至z平面,解耦参与拉普拉斯变换的时间与孔口映射函数所带来的时间,从而导出了粘弹性类材料的应力与位移的统一表达.作为一个例子,论文选择Boltzmann粘弹性模型,代入模型参数后得到积分形式的位移、应力解析解,通过与数值解的比较验证了该解答的可靠性,并通过一个算例分析了变边界过程对位移、应力的影响.分析结果显示,采用不同变边界过程的位移、应力变化形态和数值均有差别.论文解答可用于进行地下椭圆孔型隧道在开挖过程中的力学分析,为实际工程提供初步设计的手段.此外,本文给出的方法可用于推导任意形状孔型变边界问题的解答.
- 王华宁何平蒋明镜
- 关键词：椭圆孔粘弹性解析解
- 变边界粘弹性轴对称问题的复变函数法
- 2013年
- 对边界几何形状、位置随时间变化的变边界结构,给出了用复变函数求解粘弹问题的解析方法.文中用拉普拉斯变换结合平面弹性复变方法,对内外边界变化时粘弹性轴对称问题进行求解.引入两个与时间、空间相关的解析函数,给出了变边界情况下应力、位移以及边界条件与解析函数的关系.当解析函数形式部分确定,则可用边界条件求解其中与时间相关的待定函数.求解待定函数的方程一般情况下为一系列积分方程,特殊情况可求得解析解.对轴对称问题中应力边值问题、位移边值问题以及混合边值问题,分别利用边界条件求得相关系数,从而得到了应力与位移的解析表达.当取Boltzmann粘弹模型时,进行不同边值问题的分析.分析显示,应力、位移的形态与大小均与边界变化过程相关,与固定边界粘弹性问题有较大不同.本文解答可用于粘弹性轴对称问题内外边界任意变化及各种边值问题的力学分析.此外,该法可进一步进行荷载非对称、复杂孔型变边界问题的求解.
- 王华宁何平曹志远
- 关键词：粘弹性轴对称复变函数
