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基于复变函数理论的巷道围岩稳定性分析
被引量：
3
1
作者
王志强
黄鑫
+2 位作者
武超
石磊
苏泽华
《煤炭科学技术》
CAS
CSCD
北大核心
2022年第4期58-66,共9页
针对双向不等压直墙半圆拱形巷道围岩塑性区的解析问题,基于Mohr-Coulomb强度准则,通过复变函数中的保角变换的方法将物理平面非圆形弹性区域映射到像平面的单位圆外域进行求解,将确定弹塑性区的交界问题转化为映射函数系数的求解问题...
针对双向不等压直墙半圆拱形巷道围岩塑性区的解析问题,基于Mohr-Coulomb强度准则,通过复变函数中的保角变换的方法将物理平面非圆形弹性区域映射到像平面的单位圆外域进行求解,将确定弹塑性区的交界问题转化为映射函数系数的求解问题。得到巷道围岩应力复变函数解以及巷道围岩塑性区的范围,并通过FLAC^(3D)数值模拟的手段对理论计算的准确性进行验证分析。研究结果表明:通过复变函数理论能够较为准确地得到直墙半圆拱形巷道塑性区范围的理论计算公式,结合公式可以发现影响直墙半圆拱形巷道围岩塑性区发育的影响因素为巷道断面尺寸(包括巷道宽度,直墙高度以及拱高)、垂直应力、侧压系数、黏聚力以及内摩擦角的大小,将理论应用于工程实例计算分析,采用单因素分析的方法对黏聚力和内摩擦角进行数值模拟分析,提取数值模拟试验的数据,对理论计算和数值模拟水平方向塑性区受黏聚力和内摩擦角影响的范围进行对比和分析。可以得出虽然理论计算与数值模拟的结果存在误差,但已能反映直墙半圆拱形巷道围岩塑性区分布情况,通过研究还发现,当黏聚力和内摩擦角比较小时,巷道呈现“X”形破坏,当黏聚力和内摩擦角增大时,巷道呈现类似椭圆形破坏,随着黏聚力和内摩擦角的增大,巷道塑性区范围的减幅减小,并且当水平应力大于垂直应力时,在垂直方向塑性区范围变化幅度较大。
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关键词
复变函数
双向不等压
围岩塑性区
巷道围岩
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职称材料
基于Hoek-Brown的双向不等压隧道支护估算及工程应用
2
作者
李守宇
宋浩然
+3 位作者
李靖铭
支永辉
李涛
张庆文
《科学技术与工程》
北大核心
2023年第34期14730-14738,共9页
现行隧道塑性区分析中常基于轴对称荷载建立分析模型,忽略侧压力带来的影响。增加了对围岩侧压力的考虑,基于Hoek-Brown准则推导了双向不等压圆形隧道的塑性半径及应力计算式。依托滇中引水工程板凳山隧洞的监测数据,结合滑移剪切模型...
现行隧道塑性区分析中常基于轴对称荷载建立分析模型,忽略侧压力带来的影响。增加了对围岩侧压力的考虑,基于Hoek-Brown准则推导了双向不等压圆形隧道的塑性半径及应力计算式。依托滇中引水工程板凳山隧洞的监测数据,结合滑移剪切模型对隧道的极限位移和极限支护应力进行计算。结果表明:在确定围岩材料参数的条件下,塑性边界上的径向应力为恒值;环向应力在θ为0~30°范围内与侧压力成正比,在θ为30°~90°范围内与侧压力成反比,当θ取30°时环向应力为最大值,最终形成蝴蝶状的曲线。隧洞塑性区范围随着侧压力系数的降低呈现出上下端部小,中间部分大的椭圆形,在λ<0.38后,塑性区不再是可完整包裹开挖截面的椭圆形。基于滑移剪切模型对隧洞极限位移和极限支护应力进行计算,完善具有滇中红层特性的隧洞支护特征曲线。根据以上的计算结果对支护方案进行修正,并通过监测结果验证了方案的合理性。
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关键词
圆形隧道
HOEK-BROWN准则
双向不等压
支护特征曲线
工程应用
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职称材料
双向不等围压煤岩破坏能量演化机理与能量强度准则
被引量：
2
3
作者
王云飞
郑晓娟
+1 位作者
赵洪波
王立平
《安全与环境学报》
CAS
CSCD
北大核心
2016年第6期59-65,共7页
结合室内单轴试验和颗粒流与Fish语言程序对杨村矿煤岩进行了不同围压组合试验,研究双向不等围压煤岩的强度、能量演化机制,并基于能量原理导出能量强度准则。结果表明:随围压比增大,煤岩屈服段对应应变幅宽先增后减,峰后软化段应力降明...
结合室内单轴试验和颗粒流与Fish语言程序对杨村矿煤岩进行了不同围压组合试验,研究双向不等围压煤岩的强度、能量演化机制,并基于能量原理导出能量强度准则。结果表明:随围压比增大,煤岩屈服段对应应变幅宽先增后减,峰后软化段应力降明显,残余强度减小;可释放弹性应变能随应变增加在峰值前不断增大,但增速越来越小,峰后初期快速减小,然后保持较低水平;随围压比增大,煤岩在较大轴向应变下出现内部损伤,高围压比下峰前一定应变范围吸收的能量全部用于内部损伤裂隙形成和扩展所需的表面能,揭示了高围压比要比低围压比煤岩破坏时内部损伤程度严重;高围压比煤岩在较大第一、第二主应力作用下峰后弹性应变能释放更加容易;煤岩弹性储能极限与围压比存在线性变化规律,将弹性储能极限与能量演化结合导出能量强度准则,准则方程包含岩性常数和3个主应力,考虑了岩石破坏的综合因素,计算精度比Hoek-Brown准则和Drucker-Prager准则更具优势,能很好地表达岩石强度特性。
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关键词
安全工程
煤岩
双向不等围压
能量演化
能量强度准则
DRUCKER-PRAGER准则
HOEK-BROWN准则
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职称材料
题名
基于复变函数理论的巷道围岩稳定性分析
被引量：
3
1
作者
王志强
黄鑫
武超
石磊
苏泽华
机构
中国矿业大学(北京)能源与矿业学院
中国矿业大学(北京)共伴生能源精准开采北京市重点实验室
中国矿业大学(北京)煤炭安全开采与地质保障国家级实验教学示范中心
出处
《煤炭科学技术》
CAS
CSCD
北大核心
2022年第4期58-66,共9页
基金
国家自然科学基金青年基金资助项目(51404270)
国家自然科学基金面上资助项目(51774289)
中央高校基本科研业务费专项基金资助项目(2011QZ06)。
文摘
针对双向不等压直墙半圆拱形巷道围岩塑性区的解析问题,基于Mohr-Coulomb强度准则,通过复变函数中的保角变换的方法将物理平面非圆形弹性区域映射到像平面的单位圆外域进行求解,将确定弹塑性区的交界问题转化为映射函数系数的求解问题。得到巷道围岩应力复变函数解以及巷道围岩塑性区的范围,并通过FLAC^(3D)数值模拟的手段对理论计算的准确性进行验证分析。研究结果表明:通过复变函数理论能够较为准确地得到直墙半圆拱形巷道塑性区范围的理论计算公式,结合公式可以发现影响直墙半圆拱形巷道围岩塑性区发育的影响因素为巷道断面尺寸(包括巷道宽度,直墙高度以及拱高)、垂直应力、侧压系数、黏聚力以及内摩擦角的大小,将理论应用于工程实例计算分析,采用单因素分析的方法对黏聚力和内摩擦角进行数值模拟分析,提取数值模拟试验的数据,对理论计算和数值模拟水平方向塑性区受黏聚力和内摩擦角影响的范围进行对比和分析。可以得出虽然理论计算与数值模拟的结果存在误差,但已能反映直墙半圆拱形巷道围岩塑性区分布情况,通过研究还发现,当黏聚力和内摩擦角比较小时,巷道呈现“X”形破坏,当黏聚力和内摩擦角增大时,巷道呈现类似椭圆形破坏,随着黏聚力和内摩擦角的增大,巷道塑性区范围的减幅减小,并且当水平应力大于垂直应力时,在垂直方向塑性区范围变化幅度较大。
关键词
复变函数
双向不等压
围岩塑性区
巷道围岩
Keywords
complex
variable
function
bidirectional
unequal
pressure
surrounding
rock
plastic
zone
roadway
surrounding
rock
分类号
TD353 [矿业工程—矿井建设]
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职称材料
题名
基于Hoek-Brown的双向不等压隧道支护估算及工程应用
2
作者
李守宇
宋浩然
李靖铭
支永辉
李涛
张庆文
机构
西南林业大学土木工程学院
中铁开发投资集团有限公司
中铁一局集团第五工程有限公司
出处
《科学技术与工程》
北大核心
2023年第34期14730-14738,共9页
基金
云南省科技厅重点研发计划(社会发展)(2018BC008)
中国中铁股份有限公司科技研究开发计划(2020-重大专项-04-05)
滇中引水Ⅱ标科研项目(XLKK-333-2021-024)。
文摘
现行隧道塑性区分析中常基于轴对称荷载建立分析模型,忽略侧压力带来的影响。增加了对围岩侧压力的考虑,基于Hoek-Brown准则推导了双向不等压圆形隧道的塑性半径及应力计算式。依托滇中引水工程板凳山隧洞的监测数据,结合滑移剪切模型对隧道的极限位移和极限支护应力进行计算。结果表明:在确定围岩材料参数的条件下,塑性边界上的径向应力为恒值;环向应力在θ为0~30°范围内与侧压力成正比,在θ为30°~90°范围内与侧压力成反比,当θ取30°时环向应力为最大值,最终形成蝴蝶状的曲线。隧洞塑性区范围随着侧压力系数的降低呈现出上下端部小,中间部分大的椭圆形,在λ<0.38后,塑性区不再是可完整包裹开挖截面的椭圆形。基于滑移剪切模型对隧洞极限位移和极限支护应力进行计算,完善具有滇中红层特性的隧洞支护特征曲线。根据以上的计算结果对支护方案进行修正,并通过监测结果验证了方案的合理性。
关键词
圆形隧道
HOEK-BROWN准则
双向不等压
支护特征曲线
工程应用
Keywords
circular
tunnel
Hoek-Brown
criterion
bidirectional
unequal
pressure
support
characteristic
curve
engineering
application
分类号
TU452 [建筑科学—岩土工程]
下载PDF
职称材料
题名
双向不等围压煤岩破坏能量演化机理与能量强度准则
被引量：
2
3
作者
王云飞
郑晓娟
赵洪波
王立平
机构
河南理工大学土木工程学院
焦作师范高等专科学校管理学院
出处
《安全与环境学报》
CAS
CSCD
北大核心
2016年第6期59-65,共7页
基金
国家自然科学基金-河南联合基金项目(U1604142)
国家自然科学基金项目(51104057)
河南省高校科技创新团队支持计划项目(15IRTSTHN029)
文摘
结合室内单轴试验和颗粒流与Fish语言程序对杨村矿煤岩进行了不同围压组合试验,研究双向不等围压煤岩的强度、能量演化机制,并基于能量原理导出能量强度准则。结果表明:随围压比增大,煤岩屈服段对应应变幅宽先增后减,峰后软化段应力降明显,残余强度减小;可释放弹性应变能随应变增加在峰值前不断增大,但增速越来越小,峰后初期快速减小,然后保持较低水平;随围压比增大,煤岩在较大轴向应变下出现内部损伤,高围压比下峰前一定应变范围吸收的能量全部用于内部损伤裂隙形成和扩展所需的表面能,揭示了高围压比要比低围压比煤岩破坏时内部损伤程度严重;高围压比煤岩在较大第一、第二主应力作用下峰后弹性应变能释放更加容易;煤岩弹性储能极限与围压比存在线性变化规律,将弹性储能极限与能量演化结合导出能量强度准则,准则方程包含岩性常数和3个主应力,考虑了岩石破坏的综合因素,计算精度比Hoek-Brown准则和Drucker-Prager准则更具优势,能很好地表达岩石强度特性。
关键词
安全工程
煤岩
双向不等围压
能量演化
能量强度准则
DRUCKER-PRAGER准则
HOEK-BROWN准则
Keywords
safety
engineering
coal
bidirectional
unequal
confining
pressure
energy
evolution
energy
yield
criterion
Drucker-Prager
criterion
Hoek-Brown
criterion
分类号
X4 [环境科学与工程—灾害防治]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
基于复变函数理论的巷道围岩稳定性分析
王志强
黄鑫
武超
石磊
苏泽华
《煤炭科学技术》
CAS
CSCD
北大核心
2022
3
下载PDF
职称材料
2
基于Hoek-Brown的双向不等压隧道支护估算及工程应用
李守宇
宋浩然
李靖铭
支永辉
李涛
张庆文
《科学技术与工程》
北大核心
2023
0
下载PDF
职称材料
3
双向不等围压煤岩破坏能量演化机理与能量强度准则
王云飞
郑晓娟
赵洪波
王立平
《安全与环境学报》
CAS
CSCD
北大核心
2016
2
下载PDF
职称材料
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