裂隙岩体的细观动力损伤模型

通过分析单组裂隙细观特征对应力波传播特性的影响机理,提出了表达裂隙细观特征对波速影响的半连续介质动力损伤模型及表述其对波幅影响的细观损伤阻尼模型;并应用室内模型试验进行了对比验证,对比结果说明所提出的细观损伤模型较当前S. Valliappan和E. P. Chen的最新等效连续损伤模型更接近于试验结果。

锚杆单元及其在黄土隧道计算中的若干问题

隧道设计施工中考虑围岩的自承作用是新奥法的核心思想之一,而采用锚喷支护是技术上的关键。如何考虑锚杆的作用至今仍存在值得探讨的问题。介绍了一种弹塑性锚杆单元,给出了黄土隧道考虑锚杆作用的数值分析结果,对锚杆的合理长度以及提高锚固区围岩力学参数模拟锚杆作用方面提出了合理的建议。

软弱夹层分布部位对洞室稳定性影响研究

应用奥地利大型岩土工程有限元分析系统FINAL研究了软弱夹层分布部位(拱顶、拱肩、边墙)对地下洞室围岩稳定性以及喷锚支护结构受力性状的影响。数值试验研究采用FINAL中独有的模拟接触面的COJO单元,该单元能够准确地反映软弱夹层在地下洞室开挖过程中的力学特性;数值试验成果对地下洞室的选址、支护结构的设计以及施工设计等具有广泛的借鉴意义与指导作用。

单、双层衬砌隧道的非线性有限元分析

采用一种接触磨擦单元并利用广泛应用于岩土工程分析的 Mohr- Coulomb塑性准则对同一隧道采用不同的衬砌类型的结构性能进行了比较分析 。

小间距浅埋隧道的支护设计探讨

利用奥地利大型岩土工程有限元数值计算软件FINAL计算结果比较研究认为,在新奥法施工的小间距平行土质浅埋隧道中,对于中间岩柱的支护与设计,只要衬砌受力在合理范围内,不需要特别考虑中间岩柱的稳定性,而对其加设锚杆或者其他支护辅助手段,隧道之间的间距可以达到1.0 m,甚至更少。列举了慕尼黑地铁隧道对这一结果的成功应用。对于近距离双孔平行隧道,两隧道相互之间的影响,不仅与围岩类别、隧道间距、开挖和支护方式有关,而且不同的开挖顺序,会有不同的结果。分析结果表明,如果先修建好一孔隧道,再修建另一孔隧道,第二孔隧道的修建会对第一孔隧道,特别是相近一侧有较大的影响,仰拱处容易出现拉应力;如果两孔隧道同时交替掘进,则隧道相互影响较大,第一孔隧道的底部和第二孔隧道的拱部,容易出现拉应力,总体衬砌受力比第一种开挖支护方式要小。两种开挖支护方式中,中间岩柱两侧土体和衬砌均处于受压状态。慕尼黑地铁U6段相距0.8 m,两隧道的成功修建和运营,是对本文结论的成功验证。

火灾下隧道衬砌的安全设计

在考虑衬砌混凝土和钢筋在高温下的非线性以及非线性温度荷载曲线的基础上,有限元数值模拟计算可获得衬砌在火灾发生前后的内部荷载,并且由温度传播分析和非线性结构分析模型计算得到火灾中衬砌的承载能力。该计算模型考虑衬砌材料力学性能随温度升高而降低的应力释放系数以及围岩与隧道衬砌之间的相互作用。此计算与时间增量历史有关,即考虑不同燃烧时间段材料力学参数的改变。除给出此项目在奥地利境内火灾下一个隧道截面安全设计计算结果外,还在计算中考虑高温荷载以及由高温荷载产生的影响。计算结果可以更好地帮助理解隧道衬砌在高温下的力学行为,便于对隧道结构设计进行火灾条件下的设计校核以及制定隧道衬砌结构火灾安全设计规范,为隧道结构火灾安全方面的设计计算和研究提供参考。

不同应力环境中软弱夹层对洞室围岩稳定性影响研究

不同应力环境中,软弱夹层表现出不同的力学行为,对地下洞室围岩稳定性与支护结构受力的影响差别明显,本文利用奥地利大型岩土工程分析系统FINAL,系统分析不同类别代表性围岩、不同侧压力条件下软弱夹层对隧洞围岩位移场、应力场、塑性区分布以及喷层受力的影响。由于夹层分布在边墙部位时影响最为明显,本文着重研究夹层分布在边墙部位的情况。通过大量的有限元分析,系统地讨论不同侧压力系数下夹层对隧洞围岩位移场、应力场、塑性区分布与喷层变形与应力的影响,总结洞室关键点位移、围岩应力、围岩塑性区以及喷层应力随侧压力系数的变化关系,得到软弱夹层对围岩位移、支护结构内力一些无量纲的量化指标,提出不同应力条件下软弱夹层对围岩稳定性、支护结构安全性影响的一般规律。