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基于非线性动态强度准则的岩石动态变形过程统计损伤模拟方法 被引量：14
1
作者 曹文贵 林星涛 +1 位作者 张超 杨尚 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第4期794-802,共9页
岩石动态应变率对岩石动态变形过程具有极其重要的影响,因此,首先考虑岩石动态应变率对岩石强度的非线性影响特点,通过对现有岩石动态强度准则进行改进,建立反映应变率影响的非线性岩石动态强度准则,为岩石动态变形过程模拟方法研究奠... 岩石动态应变率对岩石动态变形过程具有极其重要的影响,因此,首先考虑岩石动态应变率对岩石强度的非线性影响特点,通过对现有岩石动态强度准则进行改进,建立反映应变率影响的非线性岩石动态强度准则,为岩石动态变形过程模拟方法研究奠定了坚实的基础;然后,采用本文非线性动态强度准则,在重点探讨考虑应变率影响的岩石微元强度度量方法基础上,引入统计损伤理论建立岩石动态统计损伤本构模型,并提出基于岩石动三轴试验曲线的模型参数确定方法,进而建立岩石动态变形过程模拟方法。它不仅能反映应力状态而且能反映应变率对岩石变形过程的影响;最后,通过与现有同类模型理论曲线以及相应试验曲线的比较分析,表明了提出模型与方法的合理性与优越性。 展开更多
关键词 岩石力学 非线性动态强度准则 应变率 统计损伤 动态本构模型
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软土地层并行曲线隧道施工顺序对既有隧道的影响 被引量：12
2
作者 邓碧 张俊伟 +4 位作者 诸葛绪松 刘文献 林星涛 苏栋 陈湘生 《建筑科学与工程学报》 CAS 北大核心 2021年第6期170-176,共7页
为了研究并行曲线隧道施工顺序对既有隧道的影响,以横琴杧洲隧道工程为依托,建立了并行曲线隧道三维有限元数值模型。在此基础上,研究了不同施工顺序和曲率半径r(r=500,800 m)下新建曲线盾构隧道开挖对既有隧道变形的影响。结果表明:施... 为了研究并行曲线隧道施工顺序对既有隧道的影响,以横琴杧洲隧道工程为依托,建立了并行曲线隧道三维有限元数值模型。在此基础上,研究了不同施工顺序和曲率半径r(r=500,800 m)下新建曲线盾构隧道开挖对既有隧道变形的影响。结果表明:施工顺序对既有隧道位移影响较小,曲率半径对既有隧道位移影响相对较大;随着曲率半径(r=500~800 m)的增加,既有隧道位移增加约15%;既有隧道的位移主要在盾构开挖面前方2D(D为隧道外径)、后方1D范围内产生;施工顺序对既有隧道内力的影响与曲率半径有关;隧道曲率半径为500 m时,施工顺序对既有隧道内力变化影响规律相似,即离盾构开挖面最近的既有隧道剖面产生的弯矩最大,且最大弯矩和最小弯矩均出现在靠近新隧道一侧;内侧隧道先开挖时,既有隧道的弯矩(绝对值)更小,此时对于并行曲线隧道施工,内侧隧道先开挖更安全;在盾构开挖面前方一定距离内既有隧道产生的轴力最大;隧道曲率半径为800 m时,双线隧道近似于平行隧道,施工顺序对既有隧道内力变化和大小影响较小。 展开更多
关键词 软土地层 曲线隧道 施工顺序 曲率半径 结构内力
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滨海软土地层浅埋超大直径盾构隧道开挖面破坏机理及加固范围研究 被引量：12
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作者 宋棋龙 祁文睿 +3 位作者 李文静 张新建 苏栋 林星涛 《建筑科学与工程学报》 CAS 北大核心 2021年第6期155-162,共8页
为了确定软土地层中隧道加固的合理范围,保证盾构隧道在软土地层施工的安全性,以珠海横琴杧洲隧道工程为背景,开展了软土地层浅埋超大直径盾构隧道开挖面破坏机理及合理加固范围的研究。基于三维有限元分析,研究了加固范围对开挖面主、... 为了确定软土地层中隧道加固的合理范围,保证盾构隧道在软土地层施工的安全性,以珠海横琴杧洲隧道工程为背景,开展了软土地层浅埋超大直径盾构隧道开挖面破坏机理及合理加固范围的研究。基于三维有限元分析,研究了加固范围对开挖面主、被动破坏形式及地表变形的影响。结果表明:随着加固土层厚度t的增加,地层受开挖扰动的区域逐渐缩小,地层显著位移区域由地表收缩至开挖面前方土体,破坏形式由整体破坏转为局部破坏,t=0.20D(D为隧道直径)相比t=0时地表沉降(隆起量)减少70%~80%,地表最大变形点沿纵向的位置基本一致,均在开挖面前方约0.5D处;随着t的增加,开挖面支护压力可调节范围增加,t=0.20D时相比t=0时可调节范围增加了32.5%,这使得实际施工过程更有利于维持开挖面的稳定性;结合经济及加固效果两方面考虑,实际工程进行地层加固时取加固土层厚度t=0.20D为较合理的方案。 展开更多
关键词 软土地层 加固范围 超大直径盾构隧道 开挖面 破坏机理
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考虑多次扰动影响的盾构隧道结构韧性评估方法及其应用 被引量：7
4
作者 林星涛 陈湘生 +3 位作者 苏栋 朱旻 韩凯航 陈仁朋 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第4期591-601,共11页
科学合理地评估盾构隧道结构状态对保障列车安全运维至关重要。针对目前评估方法无法较好定量评估隧道结构的现状,基于韧性理论,提出了多次扰动下盾构隧道结构韧性评估方法。首先,通过构建多阶段隧道结构韧性分析模型,获得了隧道结构韧... 科学合理地评估盾构隧道结构状态对保障列车安全运维至关重要。针对目前评估方法无法较好定量评估隧道结构的现状,基于韧性理论,提出了多次扰动下盾构隧道结构韧性评估方法。首先,通过构建多阶段隧道结构韧性分析模型,获得了隧道结构韧性指标计算方法。其次,根据隧道结构在加载和卸载工况下的不同响应,提出了相应工况的结构性能分析指标。在此基础上,定义了隧道结构韧性等级划分标准。然后,探讨了隧道结构性能恢复程度和加固决策时间对结构韧性程度的影响。最后,将该方法应用到新建平行隧道下穿既有隧道工程中。结果表明:采用不同结构性能指标获得的韧性指标差异明显。对于下穿隧道工程而言,仅以收敛变形作为隧道结构性能指标,会导致计算结果偏高,即高估结构的韧性,由下穿案例可知,隧道沉降和轨道板的差异沉降应该更需要关注,尤其是轨道板的差异沉降。研究成果将为盾构隧道结构安全评估及受损结构性能恢复提供重要参考。 展开更多
关键词 盾构隧道 韧性评估 性能指标 韧性指标
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软土浅埋超大直径盾构始发端头加固范围研究 被引量：2
5
作者 张成 宋棋龙 +3 位作者 彭元栋 王虎 林星涛 苏栋 《科学技术与工程》 北大核心 2023年第6期2579-2586,共8页
为确定软土地层浅埋超大直径盾构始发端头加固的合理范围,以珠海杧州隧道为工程背景,采用有限元建模分析,研究了端头加固范围对素混凝土墙破除以及盾构始发掘进过程地层变形的影响。基于数值分析结果,以端头中心点水平位移为控制目标,... 为确定软土地层浅埋超大直径盾构始发端头加固的合理范围,以珠海杧州隧道为工程背景,采用有限元建模分析,研究了端头加固范围对素混凝土墙破除以及盾构始发掘进过程地层变形的影响。基于数值分析结果,以端头中心点水平位移为控制目标,得出横、竖向合理加固厚度约为0.28倍隧道开挖面直径,略大于理论计算值和工程经验值。盾构掘进模拟结果表明,当纵向加固长度超过盾构机长度后,横断面受剪区域未与地表形成“塑性贯通”,端头盾构掘进对地表扰动程度较低;如以地表最大沉降为控制值,软土地层合理加固长度为1.14倍盾构机长度,该结果与理论计算值接近,而略小于工程经验值。 展开更多
关键词 软土地层 浅埋 超大直径盾构 始发端头 加固范围
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超大直径盾构下穿高铁路基的沉降数值分析
6
作者 娄洪峻 苏栋 +2 位作者 林星涛 王雪涛 宋明 《深圳大学学报（理工版）》 CAS CSCD 北大核心 2024年第3期377-386,共10页
为探究超大直径盾构隧道下穿城际铁路路基沉降规律,以中国武汉两湖隧道工程为例,基于Plaxis有限元软件,建立了铁路路基-土体-隧道的三维精细化数值模型,探讨盾构掘进过程中地层损失率、开挖面支护压力、盾尾注浆压力对隧道上方城际铁路... 为探究超大直径盾构隧道下穿城际铁路路基沉降规律,以中国武汉两湖隧道工程为例,基于Plaxis有限元软件,建立了铁路路基-土体-隧道的三维精细化数值模型,探讨盾构掘进过程中地层损失率、开挖面支护压力、盾尾注浆压力对隧道上方城际铁路路基沉降的影响.结果显示,盾构下穿复合地层的过程中,高铁路基道砟层表面在盾构掘进方向上会发生不同程度的沉降;当盾构掘进引起的地层损失率从1.0%增加到1.6%时,铁路路基的最大沉降从18.86 mm增加到22.71 mm,增大了20.4%;当开挖面支护力处于隧道拱顶侧向静止土压力的0.7~1.4倍时,不同工况下盾构掘进引起的铁路路基变形差异较小(小于0.67 mm);注浆压力对铁路路基的沉降影响明显,随着注浆压力增大,铁路路基的沉降明显减小.当隧道拱顶注浆压力增大到拱顶侧向静止土压力的3倍(648 kPa)或以上时,沿铁路路基的最大差异沉降未超过规范要求(≤5 mm/10 m).研究结果可为超大直径盾构下穿高铁路基时掘进参数的设置提供参考. 展开更多
关键词 隧道工程 超大直径盾构 盾构施工 下穿铁路 沉降控制 地表沉降 数值模拟
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考虑非共轴性的隧道开挖引起的地表沉降数值分析 被引量：1
7
作者 陈洲泉 陈湘生 +2 位作者 庞小朝 苏栋 林星涛 《隧道建设（中英文）》 CSCD 北大核心 2023年第1期92-101,共10页
为研究与主应力旋转密切相关的土体变形非共轴性对隧道工程数值变形分析结果的影响,采用考虑土体变形非共轴性的本构模型对隧道开挖引起地表沉降的问题开展有限元分析。首先,在考虑双曲硬化法则的Drucker-Prager模型中引入角点型非共轴... 为研究与主应力旋转密切相关的土体变形非共轴性对隧道工程数值变形分析结果的影响,采用考虑土体变形非共轴性的本构模型对隧道开挖引起地表沉降的问题开展有限元分析。首先,在考虑双曲硬化法则的Drucker-Prager模型中引入角点型非共轴流动法则构建非共轴模型;然后,推导该模型的半隐式应力更新算法的理论迭代格式,并编写相应的用户材料子程序UMAT,从而将该模型在ABAQUS/Standard分析模块中进行数值实现;最后,建立平面应变条件的隧道开挖有限元模型,分析考虑非共轴性的主应力旋转对隧道开挖的影响规律。分析结果表明:1)隧道开挖会在隧道腰部发展出2条交叉的塑性带,分析模型中非共轴塑性模量越小,塑性带延伸越远;2)随非共轴模量的减小,开挖面周围土体主应力旋转的区域和程度变大;3)本构模型的非共轴效应越强,隧道开挖引起的最大地表沉降值越大,地表沉降曲线的沉降槽越深;4)隧道收敛变形中,顶部和侧面向隧道内收敛变形的程度会随模型非共轴塑性模量的减小而增大。 展开更多
关键词 非共轴性 土体变形 半隐式算法 隧道开挖 地表沉降
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角点型非共轴模型的半隐式应力积分算法及应用
8
作者 陈洲泉 陈湘生 +2 位作者 庞小朝 苏栋 林星涛 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第3期521-529,共9页
针对基于屈服面角点非共轴理论建立的弹塑性本构模型,提出了对应的半隐式应力积分算法。在考虑非共轴项的应力更新方程中,塑性流动方向采用显示表示。构建非共轴塑性流动的Gram-Schmidt正交化过程则是基于已知应力条件定义。根据张量之... 针对基于屈服面角点非共轴理论建立的弹塑性本构模型,提出了对应的半隐式应力积分算法。在考虑非共轴项的应力更新方程中,塑性流动方向采用显示表示。构建非共轴塑性流动的Gram-Schmidt正交化过程则是基于已知应力条件定义。根据张量之间的正交性,进一步简化模型的应力更新方程,再推导该方程的牛顿迭代格式。然后将该算法编写进ABAQUS的材料用户子程序Vumat,将该非共轴模型应用于有限元分析。在Explict分析模块中,分析了不同非共轴模型参数模拟单剪试验和活动门问题的效果,并与共轴模型结果进行了对比。结果显示该半隐式算法收敛性好,强健有效,适用于工程分析。 展开更多
关键词 半隐式积分算法 非共轴 弹塑性理论 活动门问题
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盾构下穿时既有隧道变形机理及遮帘效应研究 被引量：2
9
作者 张小妹 邓碧 +2 位作者 苏栋 林星涛 陈湘生 《地下空间与工程学报》 CSCD 北大核心 2022年第S02期760-766,共7页
采用三维有限元数值分析,研究了不同竖向间距盾构下穿施工时既有隧道和地层的变形机理,及既有隧道的遮帘效应。结果表明:下穿工况中,既有隧道的竖向沉降小于基准工况(无既有隧道)中相同位置处的地层沉降,且间距越小差距越大;不同下穿间... 采用三维有限元数值分析,研究了不同竖向间距盾构下穿施工时既有隧道和地层的变形机理,及既有隧道的遮帘效应。结果表明:下穿工况中,既有隧道的竖向沉降小于基准工况(无既有隧道)中相同位置处的地层沉降,且间距越小差距越大;不同下穿间距下既有隧道横截面变形差异明显,当间距小于2D(D为隧道直径)时,既有隧道横截面最终变形为斜“鸭蛋”型;当间距大于2D时,既有隧道横截面变形为竖“鸭蛋”型;由于既有隧道的刚度远大于地层,对隧道上方一定范围内的地层产生遮帘作用,导致该范围内地层沉降较小,且随埋深增加沉降先增大后减小;遮帘效应影响范围随新旧隧道竖向间距的增大而减小。 展开更多
关键词 盾构隧道 变形机理 数值仿真 下穿间距 遮帘效应
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