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考虑轴向力和渗透力时圆形隧道广义Hoek-Brown解 被引量：16
1
作者 许渊 李亮 +1 位作者 邹金锋 袁臻 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第10期2837-2846,2854,共11页
为了研究渗透水压力和轴向应力共同作用时隧道围岩的应力和位移变化趋势,将圆形隧道简化为轴对称模型,假定渗透场以渗透体积力作用在原应力场,以围岩开挖断面为假定平面,引入垂直于该平面的轴向应力。基于广义Hoek-Brown强度准则和非关... 为了研究渗透水压力和轴向应力共同作用时隧道围岩的应力和位移变化趋势,将圆形隧道简化为轴对称模型,假定渗透场以渗透体积力作用在原应力场,以围岩开挖断面为假定平面,引入垂直于该平面的轴向应力。基于广义Hoek-Brown强度准则和非关联流动法则,推导出考虑轴向应力和渗透场共同作用时弹-脆-塑性围岩的应力和位移非线性解,采用数值算例分析了轴向应力和渗透力共同作用时隧道围岩塑性区应力场和位移场的分布规律。计算结果表明:与无渗透水压力作用下的模型相比,渗透力作用使得围岩塑性区各点位移增大,并且内外水头差越大,位移增大越明显。当轴向应力为中主应力时,围岩塑性区半径和塑性区各点应力增大,轴向应力为大主应力和小主应力时,围岩塑性区半径和塑性区应力变化较小。因此,渗透力的存在不利于隧道围岩的稳定性,并且轴向应力的大小对于富水地区隧道围岩的应力和位移分布具有较大影响。在施工设计时考虑渗透力以及轴向应力的共同影响对于保证隧道围岩稳定性具有重要意义。 展开更多
关键词 弹-脆-塑性模型 轴向应力 渗透力 Hoek-Brown强度屈服准则 圆形隧道
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隧道围岩弹-脆-塑性应力的三剪统一解 被引量：8
2
作者 张常光 赵均海 孙珊珊 《应用力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2012年第5期530-534,627,共5页
基于三剪统一强度准则,采用更符合脆性岩石峰后强度特性的弹-脆-塑性模型,推导了考虑第二主应力和脆性软化共同影响的隧道围岩应力解,并与广义Hoek-Brown强度准则解进行了比较。研究结果表明:第二主应力、围岩材料模型、脆性软化均对围... 基于三剪统一强度准则,采用更符合脆性岩石峰后强度特性的弹-脆-塑性模型,推导了考虑第二主应力和脆性软化共同影响的隧道围岩应力解,并与广义Hoek-Brown强度准则解进行了比较。研究结果表明:第二主应力、围岩材料模型、脆性软化均对围岩应力大小及分布具有显著影响。本文准则参数b=0时的应力解析解与广义Hoek-Brown强度准则应力解的峰值和分布规律均有较好的一致性,说明了本文应力解的合理性;当岩体强度具有明显的第二主应力效应时,广义Hoek-Brown强度准则已不再适用,但本文准则参数b>0时的应力解则具有很好的适用性。同时,理想弹-塑性模型低估了围岩塑性区范围,在准则参数b分别为0、0.05、0.1的情况下,弹-脆-塑性模型的围岩塑性区半径R相比理想弹-塑性模型平均可以增大45.5%;考虑第二主应力效应可以更加充分发挥岩石材料的强度潜能,随着准则参数b的增大,即第二主应力σ2效应的增大,围岩塑性区半径R和临界支护力py均不断减小,相比准则参数b=0时最大值分别减小了18.9%和10.8%。峰后粘聚力cr对围岩应力的影响也很显著,随着峰后粘聚力cr的增加,塑性区半径R不断减小,cr=0.11 MPa时的塑性区厚度比cr=0.055 MPa时减小43.3%。 展开更多
关键词 三剪统一强度准则 第二主应力 弹-脆-塑性模型 三剪强度准则参数 解析解
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基于统一强度理论的扰损围岩巷道脆塑性解答
3
作者 张常光 周渭 +2 位作者 徐灏 赵帅 孙珊珊 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第5期1343-1355,共13页
钻爆法施工常造成岩质巷道扰损区围岩性能劣化。针对扰损围岩、扰损外围岩的弹塑性状态下不同的扰损围岩巷道力学模型,采用统一强度理论、弹-脆-塑性模型和非关联流动法则,建立扰损围岩巷道有关应力、位移和塑性区半径的脆塑性解答,探... 钻爆法施工常造成岩质巷道扰损区围岩性能劣化。针对扰损围岩、扰损外围岩的弹塑性状态下不同的扰损围岩巷道力学模型,采用统一强度理论、弹-脆-塑性模型和非关联流动法则,建立扰损围岩巷道有关应力、位移和塑性区半径的脆塑性解答,探讨巷道力学模型的转换路径及判定方法,并将结果进行对比、验证,获得各因素的影响规律。研究表明:提出的巷道脆塑性解答合理反映了中间主应力、围岩扰损范围和峰后强度、剪胀特性的综合影响,通过参数组合变换可退化为多种解答并得到正确性验证,具有重要的理论意义和应用前景;巷道力学模型判定与中间主应力、围岩扰损范围密切相关,显著影响巷道应力-位移分布和围岩特征曲线;支护压力和巷道稳定变形随着围岩峰后强度下降、剪胀特性参数增加而明显增大。 展开更多
关键词 扰损围岩 统一强度理论 弹-脆-塑性模型 剪胀特性 围岩特征曲线
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考虑剪胀的弹脆塑性软化柱形孔扩张问题 被引量：33
4
作者 蒋明镜 沈珠江 《河海大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 1996年第4期65-72,共8页
从常规试验成果出发，用弹脆塑性模式来模拟应力应变软化曲线，着重考虑塑性区的剪胀特性，采用双剪统一强度理论的屈服函数形式，推导出柱形孔扩张时，应力场、应变场、位移场和最终扩张压力的显式表达式．运用所得公式，分析了不同模... 从常规试验成果出发，用弹脆塑性模式来模拟应力应变软化曲线，着重考虑塑性区的剪胀特性，采用双剪统一强度理论的屈服函数形式，推导出柱形孔扩张时，应力场、应变场、位移场和最终扩张压力的显式表达式．运用所得公式，分析了不同模型、不同剪胀特性、不同软化程度对柱形孔扩张时，应力。 展开更多
关键词 土力学 剪胀 弹脆塑性模型 柱形孔 扩张
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双层组合厚壁圆筒弹脆塑性极限内压统一解 被引量：9
5
作者 朱倩 赵均海 +2 位作者 张常光 张冬芳 王苏 《工程力学》 EI CSCD 北大核心 2015年第9期68-75,共8页
基于三剪统一强度准则和弹脆塑性软化模型,考虑材料的脆性软化和中间主应力效应,推导了双层组合厚壁圆筒弹脆塑性极限内压统一解,探讨了粘聚力、内摩擦角、半径比、强度理论参数和中间主应力系数的影响特性,克服了以往基于Tresca屈服准... 基于三剪统一强度准则和弹脆塑性软化模型,考虑材料的脆性软化和中间主应力效应,推导了双层组合厚壁圆筒弹脆塑性极限内压统一解,探讨了粘聚力、内摩擦角、半径比、强度理论参数和中间主应力系数的影响特性,克服了以往基于Tresca屈服准则、Mises屈服准则或双剪强度理论的理想弹塑性解的不足。研究结果表明:中间主应力、材料模型和脆性软化对厚壁圆筒的极限内压均有显著影响。该文所得统一解具有广泛的适用性和理论意义,不但可退化为现有公式,而且还能得到系列化的新解答,对组合厚壁圆筒的设计及工程应用有重要参考价值。 展开更多
关键词 组合厚壁圆筒 极限内压 三剪统一强度准则 弹脆塑性模型 脆性软化
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考虑剪胀的弹脆塑性软化球形孔扩张问题 被引量：4
6
作者 蒋明镜 沈珠江 《江苏农学院学报》 CSCD 1996年第1期83-90,共8页
用应力一次跌落软化模式来模拟应力应变软化曲线；用双折线来模拟体变ε＿Ｖ—大主应变ε＿１，小主应变ε＿３一大主应变ε１关系，推导出球形孔扩张时，应力场、应变场、位移场和最终扩张压力的显式表达式。运用所得公式，分析了不同... 用应力一次跌落软化模式来模拟应力应变软化曲线；用双折线来模拟体变ε＿Ｖ—大主应变ε＿１，小主应变ε＿３一大主应变ε１关系，推导出球形孔扩张时，应力场、应变场、位移场和最终扩张压力的显式表达式。运用所得公式，分析了不同软化程度，不同剪胀特性和初始地应力场对球形孔扩张时，应力、位移及塑性区开展规律的影响。 展开更多
关键词 剪胀 软化 弹脆塑性模型 球形孔扩张
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考虑材料拉压模量不同及应变软化的厚壁圆筒解析解 被引量：1
7
作者 于旭光 《工业技术与职业教育》 2021年第1期9-14,共6页
基于三剪应力统一强度理论和弹脆塑性模型,同时考虑材料拉压模量不同及应变软化、中间主应力效应,推导了单层厚壁圆筒均匀内压与塑性软化区半径的关系、双层厚壁圆筒均匀内压作用下的弹脆塑性极限承载力,分析了参数b、c、半径比r_(b)/r_... 基于三剪应力统一强度理论和弹脆塑性模型,同时考虑材料拉压模量不同及应变软化、中间主应力效应,推导了单层厚壁圆筒均匀内压与塑性软化区半径的关系、双层厚壁圆筒均匀内压作用下的弹脆塑性极限承载力,分析了参数b、c、半径比r_(b)/r_(a)、材料的拉压模量系数λ对双层组合厚壁圆筒的影响特性。通过算例分析表明:双层组合厚壁圆筒弹性极限承载力P_(emax)随b的增大而增大,随c的增大而减小,随材料的拉压模量系数λ增大而减小;对理想弹塑性材料,脆塑性极限承载力P_(u1)随b的增大而增大,随c的增大而减小,随半径比r_(b)/r_(a)的增大而增大,与材料的拉压模量系数λ无关;对其它材料,脆塑性极限承载力P_(u3)随b的增大而增大,随c的增大而减小,随材料的拉压模量系数λ增大而减小。三剪应力统一强度理论解包含了Mohr-Coulomb解及双剪统一强度理论解,还能得到一系列化的新解,对单层和双层组合厚壁圆筒的设计及应用具有参考价值。 展开更多
关键词 三剪应力统一强度理论 弹脆塑性模型 双层组合厚壁圆筒 弹性极限承载力 脆塑性极限承载力
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围岩塑性区不同弹性应变对隧道位移的影响
8
作者 于旭光 王久军 洪学娣 《工业技术与职业教育》 2023年第4期21-24,共4页
为了研究围岩塑性区不同弹性应变对隧道位移的影响,基于弹脆塑性模型和统一强度理论,采用两种情况下塑性区弹性应变推导了围岩弹性区、塑性区的应力和位移以及塑性区半径,并以硬岩和软岩为例分析了不同弹性应变下的脆性软化和剪胀特性... 为了研究围岩塑性区不同弹性应变对隧道位移的影响,基于弹脆塑性模型和统一强度理论,采用两种情况下塑性区弹性应变推导了围岩弹性区、塑性区的应力和位移以及塑性区半径,并以硬岩和软岩为例分析了不同弹性应变下的脆性软化和剪胀特性参数对隧道洞壁径向位移的影响。研究结果表明:在塑性区弹性应变为常数(即情况1)和塑性区弹性应变采用广义胡克定律确定(即情况2)时,洞壁处径向位移均随残余黏聚力的增大而减小,并且情况2求得的洞壁处径向位移均大于情况1;在情况1和情况2两种情况下时,洞壁处径向位移随剪胀特性参数的增大而线性增大,并且两种情况下洞壁处径向位移和剪胀特性参数变化曲线几乎平行。 展开更多
关键词 塑性区不同弹性应变 弹脆塑性模型 统一强度理论 硬岩 软岩
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两向不等压圆形孔口压缩与扩张问题的塑性区半径统一解
9
作者 于旭光 郑宏 《水利水电技术（中英文）》 北大核心 2023年第7期193-204,共12页
【目的】在地下工程中,隧道或水平定向钻井过程中的最大泥浆压力分析等所处真实应力场常为远处两向不等压应力场。为了求解两向不等压应力场下圆形孔口压缩和扩张问题的统一解析解,【方法】基于统一强度理论和弹脆塑性模型,借鉴鲁宾涅... 【目的】在地下工程中,隧道或水平定向钻井过程中的最大泥浆压力分析等所处真实应力场常为远处两向不等压应力场。为了求解两向不等压应力场下圆形孔口压缩和扩张问题的统一解析解,【方法】基于统一强度理论和弹脆塑性模型,借鉴鲁宾涅特解的求解方法,推导了两向不等压圆形孔口压缩和扩张问题的塑性区半径统一解,并与复变函数解、摄动解进行了对比,最后分析了各因素对塑性区半径的影响以及在实际工程中的应用。【结果】结果显示:当两向为不等压应力场时,弹塑性交界线均呈现类椭圆形状,对于压缩问题,类椭圆长轴方向与两向不等压应力场较小值处一致,并且弹塑性交界线在极角0°~90°范围内分成两段,在极角0°~30°范围内,弹塑性交界线随两向不等压应力场的应力比增加水平向左移动,在30°~90°范围内,弹塑性交界线随两向不等压应力场的应力比增加竖直向上移动,而对于扩张问题则相反;对于压缩问题,支护力、中间主应力、残余黏聚力和残余内摩擦角对塑性区半径影响显著,而对于扩张问题,扩孔压力、中间主应力、残余内摩擦角对塑性区半径影响显著,残余黏聚力对塑性区半径几乎无影响。【结论】在实际工程分析中,应充分考虑两向不等压应力场、中间主应力和弹脆塑性模型的影响,并且采用弹脆塑性模型比理想弹塑性模型计算的塑性区半径大,更适合岩土类材料弹塑性分析。 展开更多
关键词 两向不等压应力场 统一强度理论 弹脆塑性模型 鲁宾涅特解 中间主应力
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软土地区定向钻工后地表沉降的机理分析 被引量：2
10
作者 朱建明 赵沙沙 +2 位作者 江强 陈君平 林富 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第S1期86-91,共6页
基于SMP强度准则,采用弹脆塑性软化模型,分析了定向钻工后孔壁周围土体内的二次应力、应变场以及塑性区半径分布规律,推导出了最优缩孔泥浆压力和允许的最小泥浆压力的计算公式;对比基于M-C强度准则计算结果,可得考虑中间主应力影响的SM... 基于SMP强度准则,采用弹脆塑性软化模型,分析了定向钻工后孔壁周围土体内的二次应力、应变场以及塑性区半径分布规律,推导出了最优缩孔泥浆压力和允许的最小泥浆压力的计算公式;对比基于M-C强度准则计算结果,可得考虑中间主应力影响的SMP强度准则计算结果更精确,能够更好地解释软土地区定向钻工后地表沉降机理并指导工程实践。同时通过改变内摩擦角、黏聚力及剪胀参数的大小,得到土体屈服后内摩擦角和黏聚力跌落越多,塑性区半径越大以及土的剪胀特性有助于抵抗缩孔。 展开更多
关键词 工后地表沉降 SMP强度准则 弹脆塑性软化模型 剪胀特性
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