隧道开挖引起管土相互作用的弹塑性解答

基于Winkler地基模型来求解隧道开挖引起管土相互作用问题,国内外学者已经给出了许多弹性解答。在此基础上,考虑管土相对位移超过土体屈服位移后,土体进入塑性屈服状态时的解答,即弹塑性解答。

结构性土中圆柱孔扩张不排水解答及结构退化影响分析

圆孔扩张理论为桩基挤土位移预测和旁压试验结果分析等提供了理论依据,而现有解答中缺乏对土体结构影响的系统分析.基于考虑胶结作用的模型Cemented-CASM,推导了反映土体应力-应变关系的弹塑性刚度矩阵,在此基础上联立硬化法则和大应变理论,得到了不排水条件下结构性土中圆柱孔扩张问题的弹塑性解答.在不考虑土体结构性时,将退化解答与已有修正剑桥模型解答进行比较;在考虑结构性影响时,与旁压试验数值模拟结果比较,验证了解答的可靠性.通过参数分析说明了结构性及其退化对圆柱孔扩张过程的影响,结果表明:与重塑土相比,结构性土中扩孔引起的有效应力和孔隙水压力更大,而孔周塑性范围更小;随着结构的破坏,孔周土体表现出应变软化特征,径向应力随到孔壁距离的减小呈先增后减的变化趋势;土体结构完全破坏时,其有效应力与重塑土中趋于一致;土体结构性越强,相同扩孔压力或孔径变化下结构退化越快,软化特征越明显.

应变软化与扩容特性极弱胶结围岩弹塑性分析

极弱胶结岩体具有显著的峰后应变软化与体积扩容变形特性,这是造成极弱胶结地层巷道围岩产生大变形的主因.基于极弱胶结岩体应变软化与扩容特性,建立了考虑岩体应变软化与扩容特性的围岩弹塑性力学模型,分析了力学计算模型、扩容系数、软化系数及支护抗力对围岩塑性区范围与位移的影响规律.将巷道围岩塑性区及位移的理论解答与数值计算结果进行了对比分析,验证了极弱胶结岩体扩容大变形本构模型的适用性.结果表明:考虑极弱胶结岩体的扩容和应变软化特性使得分析更加合理准确,研究成果对极弱胶结地层巷道支护设计与施工具有一定指导意义.