基于岩石非线性统一强度准则的非均匀应力场中圆形巷道围岩塑性区分析

为评价巷道围岩的安全稳定性和进行支护定量设计,分析非均匀应力场中巷道围岩的塑性区形态。考虑中间主应力、岩石性质和岩体结构特点对岩体变形破坏的影响,应用岩石非线性统一强度准则和弹塑性力学方法,推导出非均匀应力场中的圆形巷道围岩的塑性区边界线方程,研究了侧压系数、Hoek-Brown参数和中间主应力对塑性区形态的影响。结果表明,侧压系数对塑性区分布有很大影响,侧压系数不同,巷道顶底板和两帮的塑性区分布形态不同。岩体质量越好,Hoek-Brown参数越大,塑性区范围越小,反之,塑性区范围越大。考虑中间主应力能够发挥岩体的强度潜能,计算出的塑性区也随之变小。

基于非线性统一强度理论的节理岩体地基承载力研究

现有的节理岩体地基承载力计算方法大多是以Hoek-Brown强度准则为基础建立的,没有考虑中间主应力的效应,不能充分发挥岩体的强度潜能。综合统一强度理论和Hoek-Brown强度准则的优点,结合临界滑动场理论求解地基承载力,并考虑地震荷载的影响。计算结果表明,基于非线性统一强度理论的地基承载力有不同程度的提高,现有方法中的地基承载力偏于保守;在地震荷载作用下地基承载力有一定程度的降低。

基于非线性统一强度理论的裂隙岩体圆形隧道扩张问题的弹塑性研究

由于节理岩体具有复杂的力学特性,因此节理岩体圆形隧道扩张问题的弹塑性解要复杂得多。节理岩体的力学特性可以很好地用考虑了岩体结构的强度参数m,s和α以及中间主应力影响的非线性统一强度准则来表达。本文根据非线性统一强度准则确定了瞬时摩擦角,强度参数m,s和α是瞬时摩擦角的函数,获得了节理岩体圆形隧道扩张问题的弹塑性解和支护应力的封闭形式的理论解,并给出了算例。

基于非线性统一强度的锚索极限抗拔力的计算

以非线性统一强度理论为基础,充分考虑岩体的中间主应力效应和岩体强度的非线性特性,并结合锚索的破裂面形状和极限平衡原理,获得了一个应用于地下硐室的预应力锚索极限承载力的计算公式。该公式能综合考虑岩土体种类、无侧限抗压强度、锚索倾角和注浆压力等各方面因素对锚索极限抗拔力的影响。最后给出了一个计算实例。结果表明,计算得出的锚索极限抗拔力大于传统设计应力,与实际工程更为接近,可充分发挥材料的强度潜能;随着中间主应力影响系数的增大,锚索的破裂面临界高度基本不变,而其极限抗拔力非线性增长;随着注浆压力的增大,锚索的破裂面的临界高度和极限抗拔力都呈线性增长。

节理岩体地基极限承载力研究

由于节理岩体具有复杂的力学特性,节理岩体地基的极限承载力问题一直都没有很好解决。利用非线性统一强度准则考虑中间主应力影响和岩性、岩体结构特性可以通过参数m,s和σc来反映的优点,将非连续介质特性的节理岩体等效为连续介质,在确定即时摩擦角后,结合滑移线场理论获得了节理岩体地基极限承载力的封闭形式的理论解,其解考虑了边界条件和基础的几何形状,举例说明了计算裂隙岩体极限承载力的过程和所需的参数。结果表明节理岩体的材料特性和中间主应力对极限承载力具有重要影响。

节理岩体圆形隧道滑动区的研究

对于连续介质问题,可以利用 Mohr-Coulomb 准则很好地解决圆形隧道滑动区问题。但是对于节理岩体问题要复杂得多。由于节理岩体具有复杂的力学特性,因此节理岩体圆形隧道滑动区的确定问题一直都没有很好地解决。节理岩体的力学特性可以很好地用考虑了中间主应力影响的非线性统一强度准则来表达。根据非线性统一强度准则确定了即时摩擦角,进而获得了节理岩体圆形隧道滑动区和支护应力的封闭形式的理论解,并给出了算例。

混凝土材料三维弹塑性本构模型

非线性统一强度准则将材料的强度特性分解为4个相互独立的因素,由4个材料参数分别描述,在主应力空间内的强度面连续光滑,存在连续的偏导数.本文将非线性统一强度准则作为屈服函数,以塑性剪应变的函数作为硬化/软化参数,硬化/软化函数参考单轴压缩条件下的应力应变关系给出,建立了混凝土材料的非线性统一弹塑性本构模型.通过混凝土材料单轴、双轴和三轴试验结果对本构模型的验证,以及偏心受压构件试验结果对数值模拟结果的验证表明,所建立的非线性统一弹塑性本构模型可较好地描述混凝土材料的三维变形与强度特性,并可反映应变软化特性,将模型用于数值计算时易于获得收敛解,且具有较高的精确度和计算效率.