开挖面失稳坍塌是隧道施工安全的重大威胁之一,合理设计隧道开挖面极限支护压力和预测开挖面失稳破坏影响范围是隧道施工安全的保障。采用自编隐式物质点法(Material Point Method,MPM)程序对隧道开挖面失稳机制进行研究。首先通过理论...开挖面失稳坍塌是隧道施工安全的重大威胁之一,合理设计隧道开挖面极限支护压力和预测开挖面失稳破坏影响范围是隧道施工安全的保障。采用自编隐式物质点法(Material Point Method,MPM)程序对隧道开挖面失稳机制进行研究。首先通过理论和试验对比,验证了隐式MPM模拟开挖面稳定性的可行性。随后建立工程尺度的隧道模型,分析土体摩擦角对隧道开挖面坍塌和地层变形响应的影响。结果表明:(1)隐式MPM可有效捕捉掌子面失稳-破坏全过程特征;(2)在临界状态下,隧道掌子面的极限支护力、失稳区域和地表沉降均随土体摩擦角的增加呈负相关关系;(3)当隧道掌子面发生倒塌破坏时,涌入隧道的土体质量与土体摩擦角呈负相关关系。展开更多
在经典近场动力学基础上利用变形等价关系重新推导了非局部力密度,结合非局部微分算子理论降低边界处的计算误差,基于此构建了应力-应变求解模型,解决了传统理论在应力分析方面的局限性,同时引入应变能密度(strain energy density)刚度...在经典近场动力学基础上利用变形等价关系重新推导了非局部力密度,结合非局部微分算子理论降低边界处的计算误差,基于此构建了应力-应变求解模型,解决了传统理论在应力分析方面的局限性,同时引入应变能密度(strain energy density)刚度折减理论,建立裂纹处介质的力学参数与残余应变能之间的关联。本方法被用于模拟软弱层岩体裂隙间的应力分布情况,并通过与先前研究结果的对比验证了其有效性和适用性。此外,研究了完整层状岩体中软弱层条形间隔破裂的演化过程。结果表明,软弱层岩体裂缝间距与厚度比值对力学状态影响显著,随着比值不断增加,裂纹之间的应力值整体由压应力转变为拉应力。软弱层的等间距破裂现象包括微裂隙的扩展、间隔裂纹的形成以及裂隙逐渐饱和等过程。外荷载作用下引发软弱层与基层之间的损伤以及岩层整体破裂。本方法能够有效描述层状岩体的间隔破裂过程,显示出良好的应用前景。展开更多
文摘开挖面失稳坍塌是隧道施工安全的重大威胁之一,合理设计隧道开挖面极限支护压力和预测开挖面失稳破坏影响范围是隧道施工安全的保障。采用自编隐式物质点法(Material Point Method,MPM)程序对隧道开挖面失稳机制进行研究。首先通过理论和试验对比,验证了隐式MPM模拟开挖面稳定性的可行性。随后建立工程尺度的隧道模型,分析土体摩擦角对隧道开挖面坍塌和地层变形响应的影响。结果表明:(1)隐式MPM可有效捕捉掌子面失稳-破坏全过程特征;(2)在临界状态下,隧道掌子面的极限支护力、失稳区域和地表沉降均随土体摩擦角的增加呈负相关关系;(3)当隧道掌子面发生倒塌破坏时,涌入隧道的土体质量与土体摩擦角呈负相关关系。
文摘在经典近场动力学基础上利用变形等价关系重新推导了非局部力密度,结合非局部微分算子理论降低边界处的计算误差,基于此构建了应力-应变求解模型,解决了传统理论在应力分析方面的局限性,同时引入应变能密度(strain energy density)刚度折减理论,建立裂纹处介质的力学参数与残余应变能之间的关联。本方法被用于模拟软弱层岩体裂隙间的应力分布情况,并通过与先前研究结果的对比验证了其有效性和适用性。此外,研究了完整层状岩体中软弱层条形间隔破裂的演化过程。结果表明,软弱层岩体裂缝间距与厚度比值对力学状态影响显著,随着比值不断增加,裂纹之间的应力值整体由压应力转变为拉应力。软弱层的等间距破裂现象包括微裂隙的扩展、间隔裂纹的形成以及裂隙逐渐饱和等过程。外荷载作用下引发软弱层与基层之间的损伤以及岩层整体破裂。本方法能够有效描述层状岩体的间隔破裂过程,显示出良好的应用前景。
