基于Hoek-Brown强度准则的应变软化模型在隧道工程中的应用

基于Hoek-Brown强度准则及量化GSI围岩评级系统,分析岩体强度弱化行为,总结出确定岩体峰值及峰后强度参数的方法,提出应变软化模型的简化计算方法,并以FLAC3D数值模拟软件为工具,采用收敛-约束法对深埋大断面隧道支护结构及围岩稳定性进行分析,计算出支护结构安全系数。通过分析得出:随着围岩应力释放,岩体软化参数随之减小,岩体强度弱化行为突出;高地质强度GSI指标(GSI=75)的岩体虽然强度弱化程度较大,但围岩的变形量仍然较小,而低GSI指标(GSI=25)的岩体表现出了理想弹塑性行为;提出的简化Hoek-Brown应变软化模型适合应用于隧道中岩质相近区段围岩的研究;采用收敛-约束法对隧道支护结构的稳定性进行分析,可为隧道工程的初期支护优化设计及安全性评价提供参考。

高延性混凝土多轴强度准则

高延性混凝土存在纤维桥联作用和应变硬化特征,与普通混凝土的破坏机制有较大差异。为研究高延性混凝土的多轴强度准则,对6种古典强度理论的适用条件和局限性进行了分析;根据高延性混凝土的内部约束机制和受力特点,对比分析了过-王强度准则与高延性混凝土的试验结果;最后采用五参数统一强度理论,建立了适合高延性混凝土的多轴强度准则。研究结果表明:过-王强度准则不能准确描述高延性混凝土的破坏情况,通过五参数统一强度理论确定的高延性混凝土强度准则表达式简单,具有清晰的物理概念和力学模型,与试验结果吻合较好。

多单元组合结构截面强度优化

为了得到满足强度约束的杆、梁、膜、板壳等多种单元组合结构的最优设计,根据满应力准则,采用量纲一的设计变量,建立了满足应力约束和尺寸约束的近似显式优化模型．以MSC／Patran软件系统为平台,调用MSC／Nastran的分析计算功能,利用PCL语言编制了通用的优化程序．数值算例中,通过本程序与Nastran程序的优化结果对比以及优化前后结构质量、应力的变化说明了模型的正确性和程序的可行性与有效性．

基于Hoek-Brown应变软化模型的深部巷道锚杆受力特征研究

基于量化GSI围岩评级系统及Hoek-Brown应变软化模型,应用FLAC3D数值模拟软件,分析全长粘结锚杆在不同长度及不同本构模型条件下的受力特点,对比分析不同预应力对锚杆轴力及剪力的影响。结果表明:采用理想弹塑性模型与应变软化模型计算得到的锚杆轴力及剪力相差较大;通过现场实际应用可知,应变软化模型能够较为真实地反应围岩的屈服破坏过程,在支护结构设计中,建议采用应变软化模型进行计算,可得到较为精确的计算结果。

基于应变软化模型的巷道锚杆受力特征研究

在深部开采工程中,全长粘结锚杆被广泛应用,深入了解全长粘结锚杆在高地应力条件及复杂本构模型条件下的受力特征,对深部巷道支护设计具有重要意义。基于量化GSI围岩评级系统及Hoek-Brown应变软化模型,以FLAC3D数值模拟软件为工具,分析全长粘结锚杆在不同本构模型条件下的受力特点,研究不同长度锚杆对围岩稳定性的影响,对比分析不同剪胀角对锚杆轴力及剪力的影响。研究结果表明:采用理想弹塑性模型与应变软化模型计算所得的锚杆轴力及剪力相差较大;通过现场实际应用可知,应变软化模型能够较为真实的反应围岩的屈服破坏过程,在支护结构设计当中,建议采用应变软化模型进行计算,会得到较为精确的计算结果。

基于Hoek-Brown准则的基岩段井壁设计优化

针对某煤矿副井的井筒直径较大,工程地质条件较差,井筒施工环境和井壁受力复杂等情况,通过收敛约束法和Hoek-Brown强度准则估算岩体力学参数,验算副井基岩段的井壁结构强度,进而对基岩段的井壁结构设计方案进行优化,为确保井筒建设的安全性和快速性,从而将井壁混凝土强度等级从C30提高至C40。

钢管RPC 短柱轴压承载力极限平衡法分析

钢管RPC结构是一种承载力极高延性优良的新型结构,钢管对RPC的约束效果与普通钢管混凝土有差别。为建立适合于钢管RPC短柱轴压承载力计算公式,收集相关文献数据,基于极限平衡理论选用不同的核心RPC约束强度准则对钢管RPC短柱轴压承载力进行了计算分析。结果表明:极限平衡理论可用于钢管RPC短柱轴压承载力计算,但其计算精度依赖于RPC常规三轴强度屈服准则;钢管对RPC的强度约束效果相比普通混凝土弱,现阶段采用极限平衡理论求解钢管RPC短柱轴压承载力时,建议核心RPC采用k=3的线模型屈服准则,而高围压的核心RPC屈服准则还有待进一步的研究与探讨。研究成果可为钢管RPC柱的工程设计和相关规范修订提供理论依据。