浅埋隧道掌子面稳定性二维自适应上限有限元分析 被引量：17

1

作者 阳军生 张箭 杨峰 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第1期257-264,共8页

为研究浅埋隧道掌子面稳定性及获取精细化的破坏模式,提出了一种上限有限元非结构化网格自适应加密策略。以单元耗散能权重指标作为网格自适应加密评判准则,该策略同时兼顾了单元尺度与塑性应变。应用高阶的6节点三角形单元并建立上限... 为研究浅埋隧道掌子面稳定性及获取精细化的破坏模式,提出了一种上限有限元非结构化网格自适应加密策略。以单元耗散能权重指标作为网格自适应加密评判准则,该策略同时兼顾了单元尺度与塑性应变。应用高阶的6节点三角形单元并建立上限有限元线性规划模型,以多次反复计算和网格加密的方式实现了二维自适应上限有限元分析并编制了计算程序。利用条形基础地基极限承载力课题,从上限解精度和网格加密形态方面验证了该程序的有效性。针对浅埋隧道掌子面稳定性问题,展开多参数条件下的自适应上限有限元计算,分析了网格加密过程中单元总数与上限解精度的关系,列出不同隧道埋深和内摩擦角对应的隧道掌子面稳定性临界值的上限解,揭示出掌子面稳定性变化规律及精细化的破坏模式。 展开更多

关键词 浅埋隧道 掌子面稳定性 上限有限元 6节点三角形单元 破坏模式 网格自适应

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非均质黏土地层隧道开挖面稳定运动单元上限有限元分析 被引量：15

2

作者 杨峰 何诗华 +3 位作者 吴遥杰 计丽艳 罗静静 阳军生 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第4期1412-1419,1436,共9页

将刚体平动运动单元上限有限元方法(UBFEM-RTME)与程序作进一步改进,使之适应分析非均质黏土地层稳定性问题。应用该程序系统分析了地表超载作用下非均质黏土地层隧道开挖面稳定性,获得了隧道埋深比C/D、土体重度参数γD/cu0、土体强度... 将刚体平动运动单元上限有限元方法(UBFEM-RTME)与程序作进一步改进,使之适应分析非均质黏土地层稳定性问题。应用该程序系统分析了地表超载作用下非均质黏土地层隧道开挖面稳定性,获得了隧道埋深比C/D、土体重度参数γD/cu0、土体强度非均质参数ρD/cu0等因素综合影响下开挖面失稳临界荷载上限解σs/cu0图表和以有效间断线网表征的地层破坏模式及其演变规律。研究表明:隧道埋深比C/D和强度非均质参数ρD/cu0对临界荷载σs/cu0及地层破坏模式影响显著;土体重度参数γD/cu0对σs/cu0影响明显,但对破坏形态影响不大。进一步展示了不同有效间断线数目及分布等网格参数下地层破坏形态的差异,解释了上限解精度提高的原因,与多块体上限法及上下限有限元法对比表明,UBFEM-RTME适宜于非均质黏土地层隧道开挖稳定性评价研究,特别是极限状态破坏模式的分析。 展开更多

关键词 隧道开挖面稳定 非均质黏土 上限有限元 临界荷载 破坏机制

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基于强度折减和上限有限元的椭圆形毛洞隧道围岩稳定性分析 被引量：13

3

作者 康石磊 杨峰 +1 位作者 张箭 阳军生 《湖南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第9期104-109,共6页

将强度折减法引入刚体平动运动单元上限有限元并编制计算程序，针对椭圆形毛洞隧道围岩稳定性和破坏模式开展计算分析，获得了围岩抗剪强度参数、隧道埋深、跨度等与安全系数的关系曲线，并探讨了围岩强度折减极限状态对应的刚性块体破... 将强度折减法引入刚体平动运动单元上限有限元并编制计算程序，针对椭圆形毛洞隧道围岩稳定性和破坏模式开展计算分析，获得了围岩抗剪强度参数、隧道埋深、跨度等与安全系数的关系曲线，并探讨了围岩强度折减极限状态对应的刚性块体破坏模式的形态特征.结果表明：强度折减法可方便嵌入运动单元上限有限元非线性规划模型；围岩安全系数与其围岩强度参数正相关，与埋深比和跨度比负相关；隧道跨度对安全系数的影响较为明显，当隧道跨度与高度比（B/D）由0.5增加到2.0时，安全系数降低幅度处于27%-46%之间；强度折减极限状态下刚体平动运动单元上限有限元所得围岩破坏模式形态鲜明，其主要滑动破坏面由隧道底部或边墙处延伸至地表，错动的滑移线集中于隧道拱部和边墙上方，而水平破坏区域延伸范围均小于1.5倍隧道高度. 展开更多

关键词 毛洞隧道 上限有限元 运动单元 强度折减 非线性规划 破坏模式

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基于线性规划模型的极限分析上限有限元的实现 被引量：11

4

作者 杨峰 阳军生 张学民 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第3期914-921,共8页

极限分析上限有限元法常利用三角形常应变率单元和摩尔-库仑屈服函数线性化的方法,以形成较易求解的线性规划模型。然而为满足计算精度,需引入大量的优化变量,增加了计算和存储的难度。为此,基于线性规划模型,利用MATLAB编制极限分析上... 极限分析上限有限元法常利用三角形常应变率单元和摩尔-库仑屈服函数线性化的方法,以形成较易求解的线性规划模型。然而为满足计算精度,需引入大量的优化变量,增加了计算和存储的难度。为此,基于线性规划模型,利用MATLAB编制极限分析上限有限元程序,针对线性规划模型等式约束矩阵的高度稀疏性的特点,以稀疏矩阵的方式存储,从而在一定程度上解决了上述问题,使得上限有限元法能处理较大规模的岩土工程稳定性问题。以条形基础地基承载力课题为例进行算例分析,验证该方法的有效性,同时讨论了模型网格单元和塑性乘子数目对计算结果精度的影响。 展开更多

关键词 极限分析 上限有限元 破坏模式 线性规划 条形基础 承载力

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隧道工作面稳定性与滑移线网破坏模式研究 被引量：10

5

作者 孙雁军 阳军生 +2 位作者 罗静静 郑响凑 杨峰 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第7期1374-1380,共7页

针对隧道工作面稳定性和破坏模式问题,从保守角度将其假定为沿隧道纵向中线剖开的二维平面应变模型,采用刚体平动运动单元上限有限元法(UBFEM-RTME)开展分析研究,绘制了土体自重作用下地层临界失稳状态对应的隧道工作面稳定系数Ncr图表... 针对隧道工作面稳定性和破坏模式问题,从保守角度将其假定为沿隧道纵向中线剖开的二维平面应变模型,采用刚体平动运动单元上限有限元法(UBFEM-RTME)开展分析研究,绘制了土体自重作用下地层临界失稳状态对应的隧道工作面稳定系数Ncr图表和有效间断线网(近似滑移线网)破坏模式,探讨了埋深比H/D、内摩擦角φ和剪胀角ψ等参数影响规律,给出了Ncr与H/D和φ影响因素的拟合公式,进一步揭示了有效间断线数目及位置分布等网格参数对计算精度的影响程度。研究表明UBFEM-RTME数值计算配合网格更新策略并保证合理充足的网格密度,能提高Ncr上限解精度并捕获高密度有效间断线网破坏模式,其分析结果可用于评价隧道工作面稳定性、揭示极限失稳破坏形态的主要特征,为地层预加固方案制定等工作提供一定理论支撑。 展开更多

关键词 工作面稳定性 上限有限元 剪胀效应 稳定系数 破坏模式

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地表超载作用下隧道失稳破坏的上限有限元分析 被引量：8

6

作者 杨峰 郑响凑 +2 位作者 赵炼恒 石杰红 阳军生 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第S2期695-701,共7页

针对地表超载作用下隧道稳定性和破坏模式问题,基于刚体平动运动单元上限有限元理论编程并计算分析,获得了浅埋隧道失稳临界超载系数上限解和刚性运动块体体系破坏模式。通过与现有的刚性块体极限分析上限法以及极限分析上、下限有限元... 针对地表超载作用下隧道稳定性和破坏模式问题,基于刚体平动运动单元上限有限元理论编程并计算分析,获得了浅埋隧道失稳临界超载系数上限解和刚性运动块体体系破坏模式。通过与现有的刚性块体极限分析上限法以及极限分析上、下限有限元法计算结果的对比分析,验证了上限解的可靠性。研究结果表明,(1)临界超载系数sσ黏聚力c之比s(σ/c)随土体内摩擦角?和隧道埋深C与直径D之比(C/D)的增大而相应增大,随土体重度与黏聚力参数(γD/c)的增大而减小;(2)C/D和?对隧道破坏模式的影响较明显;C/D增大,则隧道破坏范围增加;内摩擦角?增大,刚性运动块体破坏模式相互错动更加显著,相比而言,γD/c对破坏模式的影响并不显著;(3)刚体平动运动单元上限有限元上限解精度高,所得刚性运动块体破坏模式具有滑移线形态,能精细地反映隧道失稳破坏特征。 展开更多

关键词 地表超载 浅埋隧道 稳定性 上限有限元 刚体平动运动单元 破坏模式

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深埋隧道拱部围岩潜在塌落破坏上限有限元分析 被引量：7

7

作者 胡昌文 韦彬 +2 位作者 戴智颖 杨峰 赵炼恒 《铁道科学与工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2021年第8期2121-2128,共8页

深埋隧道拱部围岩潜在塌落形态和范围的深入研究,为围岩压力与施工方案的确定提供依据。采用源于塑性极限分析上限理论的刚体平动运动单元上限有限元法,开展不同围岩内摩擦角ϕ,剪胀角ψ和跨度(b/h)条件下的隧道拱部围岩潜在塌落破坏的... 深埋隧道拱部围岩潜在塌落形态和范围的深入研究,为围岩压力与施工方案的确定提供依据。采用源于塑性极限分析上限理论的刚体平动运动单元上限有限元法,开展不同围岩内摩擦角ϕ,剪胀角ψ和跨度(b/h)条件下的隧道拱部围岩潜在塌落破坏的计算分析。研究结果表明:围岩内摩擦角ϕ减小时,临界容重系数γcrh/c线性减小而破坏范围却显著增加;而隧道跨度(b/h)增加时,破坏范围相应增长而临界容重系数γcrh/c却快速下降;剪胀角ψ增长将约束围岩,减小拱顶潜在塌落范围,γcrh/c上限解相应提高。 展开更多

关键词 深埋隧道 围岩稳定性 塌落破坏 刚体平动单元 上限有限元

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基于六节点三角形单元和线性规划模型的上限有限元研究 被引量：7

8

作者 杨峰 阳军生 +1 位作者 李昌友 张箭 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第12期2556-2563,共8页

目前三节点三角形单元常用于极限分析上限有限元,该低阶单元在模拟岩土体失稳破坏时形成的剪切带和塑性区时精度较低。为此,在已有研究成果的基础上,将二阶的六节点三角形单元引入上限有限元,且在单元公共边设置速度间断线并建立线性规... 目前三节点三角形单元常用于极限分析上限有限元,该低阶单元在模拟岩土体失稳破坏时形成的剪切带和塑性区时精度较低。为此,在已有研究成果的基础上,将二阶的六节点三角形单元引入上限有限元,且在单元公共边设置速度间断线并建立线性规划模型,进一步将该单元的应用扩展到服从莫尔-库仑屈服准则的土体。通过对上限有限元进行理论推导并编制程序,利用典型算例研究屈服准则线性化和速度间断线辅助变量线性化对计算结果的影响,并与三节点三角形单元所得结果进行对比分析。研究表明,同等单元数目条件下六节点三角形单元应用于上限有限元能提高计算精度,不过对于某些破坏区域约束不太强烈模型而言,当速度间断线作用显著发挥时,采用三节点三角形单元也可获得良好的解答。 展开更多

关键词 土力学 极限分析 上限有限元 速度间断线 三节点三角形单元 六节点三角形单元 线性规划

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基于Drucker-Prager准则的高阶单元自适应上限有限元研究 被引量：6

9

作者 孙锐 阳军生 +1 位作者 赵乙丁 杨峰 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第2期398-404,共7页

引入Drucker-Prager屈服准则,建立了基于高阶单元和二阶锥规划的自适应上限有限元方法,并编制了计算程序。采用单元内部耗散能为控制指标的自适应加密策略,以一分为二的方式对能量耗散率较大的单元进行剖分加密,形成多次往复计算完成上... 引入Drucker-Prager屈服准则,建立了基于高阶单元和二阶锥规划的自适应上限有限元方法,并编制了计算程序。采用单元内部耗散能为控制指标的自适应加密策略,以一分为二的方式对能量耗散率较大的单元进行剖分加密,形成多次往复计算完成上限有限元的自适应加密过程。通过隧道稳定性及条形基础地基承载力算例,分析了系列Drucker-Prager屈服准则对极限荷载上限解的影响,揭示该屈服准则与Mohr-Coulomb屈服准则的差异所在,以及对上限解和破坏模式的影响,并进一步验证了基于高阶单元和二阶锥规划的自适应上限有限元法具有计算精度和求解效率高以及可搜索获取精细化破坏模式的特点。 展开更多

关键词 Drucker-Prager屈服准则 上限有限元 二阶锥规划 三角形高阶单元 自适应 破坏模式

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对向施工隧道贯通前开挖面稳定性上限有限元分析 被引量：5

10

作者 孙雁军 阳军生 +1 位作者 杨峰 罗静静 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第7期1290-1296,共7页

为探讨对向施工隧道贯通前开挖面存在的相互影响对地层稳定性的变化规律,本文将该问题假定为沿隧道纵向中线剖开的二维平面应变模型,采用刚体平动运动单元上限有限元法开展计算分析,获得了土体自重作用下地层临界失稳状态对应的隧道开... 为探讨对向施工隧道贯通前开挖面存在的相互影响对地层稳定性的变化规律,本文将该问题假定为沿隧道纵向中线剖开的二维平面应变模型,采用刚体平动运动单元上限有限元法开展计算分析,获得了土体自重作用下地层临界失稳状态对应的隧道开挖面稳定性系数Ncr和有效间断线网破坏模式,以单元速度云图和速度矢量图形式呈现了典型破坏模式下速度场分布的特征。研究发现:对向开挖面间距比S/D对稳定性系数Ncr有显著影响,隧道埋深比H/D和土体内摩擦角Ф对其亦有影响。在转换间距比Str/D附近,稳定系数Ncr值差别不大,但破坏模式形态和范围差异明显。本研究为对向施工隧道贯通前的稳定性评价、选取合理预加固方案等工作提供理论支撑。 展开更多

关键词 对向施工 开挖面稳定性 上限有限元 刚体平动运动单元 稳定性系数 破坏模式 隧道

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用于上限有限元的非结构化网格重划加密方法研究 被引量：4

11

作者 杨峰 阳军生 《中南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第10期3571-3577,共7页

提出一种用于二维上限有限元的非结构化网格数据转化方法并编制数据处理和上限有限元程序,借助MESH 2D非结构化网格划分工具建立基于耗散能密度为评判参数的网格重划加密方法,可达到不明显增加单元数量而获得较优上限解的目的。同时,分... 提出一种用于二维上限有限元的非结构化网格数据转化方法并编制数据处理和上限有限元程序,借助MESH 2D非结构化网格划分工具建立基于耗散能密度为评判参数的网格重划加密方法,可达到不明显增加单元数量而获得较优上限解的目的。同时,分别实现用于上限有限元的六节点三角形单元无间断线和三节点三角形单元+速度间断线这2种网格模式。研究结果表明:六节点三角形单元无间断线模式结合非结构化网格重划加密方法能在同等单元数量的前提下显著提高上限解精度,显示出明显的优势和实用性。 展开更多

关键词 极限分析 上限有限元 三角形单元 速度间断线 破坏模式 非结构化网格 网格加密

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隧道围岩压力运动单元上限有限元计算方法 被引量：4

12

作者 石钰锋 徐长节 +2 位作者 杨峰 罗静静 阳军生 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第11期2046-2052,共7页

针对隧道围岩压力与破坏模式问题,应用刚体平动运动单元上限有限元方法(UBFEM-RTME)与程序开展计算分析,获得了支护反力系数Nγ及Nc上限解曲线图和围岩有效间断线网破坏模式及其演变规律。与多种基于假定破坏机构的刚性块体上限法及模... 针对隧道围岩压力与破坏模式问题,应用刚体平动运动单元上限有限元方法(UBFEM-RTME)与程序开展计算分析,获得了支护反力系数Nγ及Nc上限解曲线图和围岩有效间断线网破坏模式及其演变规律。与多种基于假定破坏机构的刚性块体上限法及模型实验结果进行对比分析,验证了UBFEM-RTME方法获得的支护反力σT上限解为极限分析上限理论框架内的较优解答,并且Nγ及Nc上限解与太沙基围岩压力解答变化趋势基本一致。除Nγ及Nc上限解外,UBFEM-RTME方法获得的隧道围岩有效间断线网破坏模式存在多种形态特征,大致涵盖了既有文献关于围岩破坏机构假定的多种型式,体现出该方法能摆脱假定破坏机构的限制,应用于隧道围岩压力求解具有良好适用性。 展开更多

关键词 围岩压力 支护反力系数 极限分析 上限有限元 刚体平动运动单元 破坏模式

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开孔连续墙后土体稳定性上限有限元分析

13

作者 王晨光 《铁道建筑技术》 2023年第6期62-65,共4页

如基坑地下连续墙存在开孔,其墙后土体稳定性将受到影响。利用极限分析上限有限元方法,开展开孔条件下墙后土体稳定性分析,获得埋深比C/D、重度参数γD/c和土体内摩擦角Φ等参数影响下的地表临界荷载系数σs/c上限解图表,以探讨墙后土... 如基坑地下连续墙存在开孔,其墙后土体稳定性将受到影响。利用极限分析上限有限元方法,开展开孔条件下墙后土体稳定性分析,获得埋深比C/D、重度参数γD/c和土体内摩擦角Φ等参数影响下的地表临界荷载系数σs/c上限解图表,以探讨墙后土体破坏模式的主要特征。研究发现,增加结构化网格数量,既可获得更精细的破坏模式,又可显著提高临界荷载系数上限解精度。此外,土体内摩擦角对临界荷载影响较大,内摩擦角增大,临界荷载数值随之迅速增长,同时内摩擦角增加会造成破坏区域增大而地表破坏宽度减小;埋深比对临界荷载有一定影响,但其对破坏模式影响更大;土体重度参数增大会导致临界荷载值减小,致使破坏模式呈现向墙面收缩。 展开更多

关键词 地下连续墙 开孔 上限有限元 临界荷载 土体破坏模式

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基于上限有限元原理的双曲线强度折减法 被引量：4

14

作者 牛岩 谢良甫 +1 位作者 周治宇 王永卫 《长江科学院院报》 CSCD 北大核心 2015年第5期127-131,136,共6页

相对于极限平衡法和有限元法来说,极限分析在边坡的稳定性分析中有着更严谨的理论基础和更明确的物理意义,但传统的极限分析上限法为了避免问题成为非线性规划,均是借助于超载系数来进行分析,而工程边坡用得最多的还是强度储备安全系数... 相对于极限平衡法和有限元法来说,极限分析在边坡的稳定性分析中有着更严谨的理论基础和更明确的物理意义,但传统的极限分析上限法为了避免问题成为非线性规划,均是借助于超载系数来进行分析,而工程边坡用得最多的还是强度储备安全系数。针对这一问题,系统地介绍了极限分析上限有限元原理,并将强度折减技术引入到上限法,针对强度折减系数和超载系数满足双曲线的性质,用一种收敛速度更快的双曲线迭代法进行计算,克服了传统强度折减进行人工试算的不足,具有较高的收敛性。通过算例将所提方法与传统极限平衡法和有限元法进行对比,计算结果吻合度较高,说明了本方法的有效性。 展开更多

关键词 极限分析 上限有限元 稳定性分析 强度折减 双曲线迭代

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一种二阶锥线性化方法在上限有限元中的应用研究 被引量：4

15

作者 杨峰 阳军生 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第2期593-599,共7页

对于平面应变条件下岩土稳定性分析,基于线性规划的上限有限元需对常用的摩尔-库仑屈服准则形成的二阶锥约束进行线性化,直接地处理方法是以外接多边形替代锥体投影形成的圆域。为了提高线性化精度往往需直接增加外接多边形边数,从而造... 对于平面应变条件下岩土稳定性分析,基于线性规划的上限有限元需对常用的摩尔-库仑屈服准则形成的二阶锥约束进行线性化,直接地处理方法是以外接多边形替代锥体投影形成的圆域。为了提高线性化精度往往需直接增加外接多边形边数,从而造成线性规划模型中决策变量包含大量的塑性乘子变量,使计算难度大为增加甚至变得不可行。为此,引入Ben-Tal和Nemirovsky提出的一种二阶锥线性化方法,并将其嵌入到自编的上限有限元程序。经算例分析发现,该法与外接多边形线性化方法所获计算结果相互印证,且其通过适量的增加决策变量和等式约束数目,能保证摩尔-库仑屈服准则线性化精度,同时形成的线性规划规模更小,可望应用于基于线性规划模型的上限有限元中。 展开更多

关键词 极限分析 上限有限元 线性规划 二阶锥 线性化 摩尔-库仑屈服准则

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基于二阶锥规划与高阶单元的自适应上限有限元研究 被引量：3

16

作者 孙锐 杨峰 +4 位作者 阳军生 赵乙丁 郑响凑 罗静静 姚捷 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第2期687-694,共8页

基于六节点三角形高阶单元的自适应上限有限元法具有计算精度高,能够直观获取结构破坏模式等优点,但若采用屈服准则线性化方法,则计算效率较低。因此,为提高上限有限元计算效率,在既有研究基础上,引入计算效率较高的二阶锥规划方法,建... 基于六节点三角形高阶单元的自适应上限有限元法具有计算精度高,能够直观获取结构破坏模式等优点,但若采用屈服准则线性化方法,则计算效率较低。因此,为提高上限有限元计算效率,在既有研究基础上,引入计算效率较高的二阶锥规划方法,建立基于二阶锥规划与高阶单元的自适应上限有限元计算模型。通过分析边坡稳定性及条形基础地基承载力算例,表明所提方法计算精度较高且能够获取精细化的破坏模式。同时,在相同计算精度下,所提方法计算时长显著小于屈服准则线性化方法,有效提高上限有限元的计算效率。算例分析证明所提方法的正确性及有效性,可为类似理论研究及工程实践提供参考。 展开更多

关键词 上限有限元 二阶锥规划 三角形高阶单元 自适应 破坏模式

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基于刚体平动运动单元上限有限元的毛洞隧道稳定性分析 被引量：2

17

作者 杨峰 颜宾宾 +1 位作者 张箭 阳军生 《公路交通科技》 CAS CSCD 北大核心 2015年第12期108-113,共6页

针对毛洞隧道稳定性问题,利用自编刚体平动运动单元上限有限元程序进行计算分析,获得了失稳临界系数γD/c的上限解图表及相应的刚性运动块体破坏模式。结果表明:(1)失稳临界系数γD/c随土体内摩擦角ф的增大而增大,随隧道埋深与直径比H/... 针对毛洞隧道稳定性问题,利用自编刚体平动运动单元上限有限元程序进行计算分析,获得了失稳临界系数γD/c的上限解图表及相应的刚性运动块体破坏模式。结果表明:(1)失稳临界系数γD/c随土体内摩擦角ф的增大而增大,随隧道埋深与直径比H/D的增加而减小;不过,H/D对γD/c的影响并不显著,特别是对于内摩擦角较大的情况。(2)刚体平动运动单元上限有限元所得隧道刚性运动块体破坏模式大致具有两组交叉滑动面的特征;随着土体内摩擦角ф增大,隧道横向破坏范围明显收缩,刚性块体间的相互错动更加显著;H/D对破坏模式的形态影响不明显,当H/D增大时,隧道横向的破坏范围增加。 展开更多

关键词 隧道工程 毛洞隧道 上限有限元 刚体平动运动单元 失稳临界系数 破坏模式

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考虑纵坡的隧道掌子面稳定性上限有限元分析 被引量：2

18

作者 李少庭 《中外公路》 北大核心 2019年第5期188-193,共6页

针对存在纵坡条件下的隧道掌子面稳定性和失稳破坏问题,采用高阶塑性变形单元上限有限元法开展多参数影响正交计算分析,获得临界加载系数Ncr上限解图表与拟合公式及以耗散能密度表征的破坏模式规律。研究表明:①纵向坡度对掌子面稳定性... 针对存在纵坡条件下的隧道掌子面稳定性和失稳破坏问题,采用高阶塑性变形单元上限有限元法开展多参数影响正交计算分析,获得临界加载系数Ncr上限解图表与拟合公式及以耗散能密度表征的破坏模式规律。研究表明:①纵向坡度对掌子面稳定性有不可忽视的影响,上坡(坡度角θ=10°)方向对应Ncr值小于平坡条件下4.5%~23.1%,内摩擦角φ越大相对降低量越大;②Ncr随φ增加而逐渐增大,φ较大时需考虑剪胀效应对稳定性的影响;③失稳临界状态发生时隧道掌子面由两条主要剪切带、三角形刚性运动楔形区和前方塑性区组成,上坡条件下(θ=10°)剪切带和塑性区旋转,剪切带与塑性区路径、范围减小,从而掌子面稳定性变差。 展开更多

关键词 掌子面稳定性 纵向坡度 上限有限元 剪胀 临界加载系数 破坏模式

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土质地层圆形隧道均布支护反力上限有限元分析 被引量：1

19

作者 周海英 《中外公路》 北大核心 2018年第6期182-186,共5页

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... 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。 展开更多

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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浅埋隧道盾构掘进地层挤出破坏形态与临界压力上限有限元分析 被引量：1

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作者 王利莹 《铁道建筑》 北大核心 2020年第2期70-74,共5页

采用上限有限元方法分析地层参数(土体重度,内摩擦角,黏聚力)、隧道埋深与直径、土体剪胀效应等因素综合影响下浅埋隧道盾构掘进地层挤出破坏模式与临界压力。研究表明:临界压力系数随内摩擦角增大而增大,且重度比越大临界压力系数增大... 采用上限有限元方法分析地层参数(土体重度,内摩擦角,黏聚力)、隧道埋深与直径、土体剪胀效应等因素综合影响下浅埋隧道盾构掘进地层挤出破坏模式与临界压力。研究表明:临界压力系数随内摩擦角增大而增大,且重度比越大临界压力系数增大得越明显;临界压力系数随重度比和埋深比的变化基本呈线性增长;内摩擦角较大时,耗散能密度呈斜向条带状分布,地层向上隆起破坏范围较大;重度比较大时,耗散能密度呈更窄更集中的斜向条带状分布,至地表有所发散;埋深比越大,剪切带起始位置越靠下,并在隧道斜上方弯曲程度越大;地层挤出破坏区域主要出现在隧道正上方,地表鼔出近似呈倒置锅底状,隧道正上方至地表一定范围内地层整体向上运动,斜向上方向变形最大。 展开更多

关键词 浅埋盾构隧道 临界压力 破坏模式 上限有限元 剪胀效应

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