中隔板对单洞双层隧道抗震性能的影响

单洞双层隧道是一种具有广阔应用前景的地下结构形式,大高跨比及中隔板约束使其拥有独特的力学特性。为了给单洞双层隧道的结构抗震优化设计提供依据,以伏龙坪单洞双层隧道为背景,利用FLAC3D软件,采用动力时程分析法研究中隔板位置对单洞双层隧道抗震性能的影响,并与静力分析结果进行比较。结果表明:中隔板的使用让双层隧道的抗震性能大幅提升,无中隔板时的边墙动力水平相对位移幅值较有中隔板时放大2.9~3.4倍;边墙动力水平相对位移幅值可以作为评价衬砌结构动力反应的依据;受动力作用,衬砌位移、应力都会有显著放大;静力作用与动力作用时,中隔板的最佳位置不同。     

基于Mohr—Coulomb准则深埋球形洞室的弹塑性分析

基于岩体力学中关于深埋圆形洞室的假设和Mohr-Coulomb准则,推导了深埋球形洞室开挖后应力弹性分布、塑性分布和塑性区半径的公式.并用所得到的公式与圆形洞室进行了比较.算例表明,在相同荷载、岩体强度参数和几何尺寸的前提下,球形洞室的受力比圆形洞室合理.     

油料洞库主罐室地震作用破坏机理

油料洞库担负着我国未来石油储备的重要任务,为深入研究油料洞库在地震作用下的响应规律,运用FLAC3D软件,采用动力时程法对油料洞库的简化模型进行数值模拟分析。从不同围岩级别、不同埋深、不同地震烈度3个方面分析地震作用时水平峰值位移和最大拉应力峰值的变化规律。结果表明：随着围岩级别从Ⅲ级到Ⅰ级的变化以及埋深的增加,油料洞库的抗震性能逐渐提高;无论何种工况,最大拉应力峰值均发生在主罐室与支通道交接的墙角处;9度地震时各监测点水平峰值位移大幅增加,塑性区已经贯通,故在油料洞库选址时应尽可能避开可能发生9度及以上地震的地区。     

地下工程预备口开挖的静力有限元分析

预备口对提高地下工程的生存能力有着重要影响,针对其特殊构造形式,运用有限元软件ANSYS进行三维数值模拟,分析预备口开挖过程中围岩应力和变形的分布规律。开挖过程中,围岩应力及时释放并重新分布,拱顶下沉变形最大,侧墙中点横向变形较明显;侧墙与底板交界处应力集中,预留掌子面处应力和轴向变形较其他断面要弱。为今后的施工提供借鉴。为今后的施工提供借鉴。     

岩体隧道蠕变效应的有限元分析

对岩体隧道的长期观察和量测表明,许多在成洞之初的岩体,由于蠕变变形随时间不断发展,经过一段时日以后,围岩体可能会发生失稳或坍塌破坏.传统的弹性或弹塑性理论,无法考虑变形的时间因素.选用流变理论中能很好反映岩体应力应变随时间变化的广义开尔文模型,结合某岩体隧道的实例,利用有限元分析软件ANSYS模拟了岩体隧道开挖后围岩蠕变的全过程.模拟的结果使人们能够方便地掌握岩体隧道各个部位在不同时刻的变形量和蠕变率.对岩体隧道的设计和施工有一定的指导意义.     

基于强度折减法的海底隧道强震破坏机理

将强度折减法引入强震作用下的海底隧道衬砌结构安全稳定性研究,利用FLAC3D软件建立了海底隧道-岩土体-海水相互作用的强度折减法数值模型,综合考虑海底隧道衬砌在强震作用下的位移、剪应变增量和塑性区变化,确定了海底隧道衬砌局部破坏的极限平衡状态和整体破坏的极限平衡状态,分析了海底隧道衬砌在强震作用下的破坏机理。结果表明:海底隧道衬砌在水平地震波的作用下,主要是围岩变形导致隧道衬砌破坏;隧道衬砌破坏位置发生在右侧侧墙中部,破坏形式为剪切破坏;隧道衬砌局部破坏的极限安全系数为1.47,整体破坏的极限安全系数为1.8,2种安全系数的极限状态可对应结构设计中的正常使用极限状态和承载力极限状态。研究成果可为海底隧道衬砌设计提供理论依据。     

岩质边坡开挖应力与变形的有限元模拟

采用非线形有限元数值模拟的方法,对岩质边坡开挖进行了数值分析。利用有限元软件ANSYS提供的单元生死功能模拟了重庆市某边坡锚杆挡墙工程逆作法施工的全过程,给出了其应力和变形的分布曲线,并对其应力和变形与未加锚时做了分析比较。算例表明,加入锚杆后边坡体上部水平位移分布曲线趋于平缓,在距坡脚约三分之一坡高的地方,比未加锚的水平位移值减少了15％。     

复杂条件下岩质边坡施工过程数值模拟

为研究基坑开挖时的变形、稳定性及对坡顶建筑物的影响,以实际工程为例,运用数值模拟分析方法,对含有软弱夹层的顺层岩质基坑边坡在直立开挖与支护过程中的位移场、应力场及对坡顶建筑物影响进行了动态模拟分析。研究结果表明:开挖过程中,岩体卸荷引起变形,支护结构可以限制变形的发展,开挖面处岩体失去原有限制发生卸荷回弹,使得边坡顶部和靠近开挖面处出现拉应力集中区,层状岩体的软弱夹层处会产生较大的剪应力,并随着开挖加深而增大;开挖后边坡顶部已建挡墙附近应力消散,坡顶产生不均匀沉降。     

土质隧洞围岩稳定性分析与设计计算方法探讨

论述了以洞周位移量与围岩塑性区大小作为围岩稳定性经验判据的不足，依靠模型试验与力学计算，分析了隧洞破坏机理与形式。由此提出将基于有限元强度折减法求出的围岩安全系数作为稳定分析判据，这种判据有严格的力学依据，有统一的标准，而且不受其他因素的影响。研究了隧洞围岩安全系数（剪切安全系数、拉裂安全系数）与衬砌安全系数的算法以及隧洞设计计算方法。最后以黄土洞室为例，给出了土体隧洞设计计算新方法，并对土体隧洞今后的研究方向提出了几点展望。     

双层隧道边墙位置研究

针对地下快速路的特点和重庆市地形特征,分析了在重庆市地下快速路中使用双层隧道的优越性,并根据双层隧道边墙受力不利原则提出了两种双层隧道新型结构方案。利用计算软件对两种新型结构相对于传统结构的稳定性和边墙二次衬砌受力进行了分析比较,得出边墙位于中隔板中部的双层隧道结构更加适用于城市地下快速路。     

Influences of different crossing types on dynamic response of underground cavern subjected to ground shock

An intersecting cavern is a common structural form used in underground engineering, and its safety and stability performance directly control the service performance of the whole project. The dynamic re-sponses of the three kinds of crossing type (+-shaped, T-shaped, L-shaped) caverns subjected to ground shock were studied by numerical simulation. The velocity plus force mode boundary setting method was proposed in the coupled static and dynamic analysis of a deep underground cavern. The results show that, among the three types of crossing caverns, the+-shaped cavern is the most significantly affected by the dynamic action, followed by T-shaped, and then L-shaped caverns. The vault settlement, straight wall deformation, vault peak particle velocity, effective plastic strain of surrounding rock, and maximum principal stress and strain at the bottom of the lining of the straight wall increase with the increase of cavern span. The vault settlement, straight wall deformation, effective plastic strain of surrounding rock, and the maximum principal stress and strain at the bottom of lining to the straight wall decrease with the increase of lateral pressure coefficient, and the peak particle velocity at the vault increases. The variation is small compared with the change of cavern span. The influence range of the underground cavern intersection is two cavern diameters from the intersection centre. The bottom of the straight wall at the intersection is the weak part. It is suggested to thicken the support locally to improve the stability of the cavern.     

基于FLAC^3D的岩土边坡施工效应研究

采用FLAC3D对预应力锚索框架梁支护的岩土边坡施工过程进行数值模拟,围绕施工中坡体位移场与应力场的变化以及下级边坡施工对上部已完成的支挡结构受力影响进行研究.结果表明坡体开挖引起的松弛区呈圆弧状,且位移由临空面向坡体内逐渐减小,坡体弹性模量与其变形呈非线性递减关系;预应力锚索框架梁能有效抑制坡体变形,从坡顶到坡脚锚索轴力依次增大,故工程设计中宜对其分别设计,做到“强腰固脚”;下级边坡与上级边坡的支挡结构相互约束,共同承担滑坡推力,形成一种“联合支挡结构”.     

拉压性能不同非线弹性材料空间汇交杆系应力应变分析的数值解

以两个指数函数近似表示拉压异性非线弹性材料的应力一应变关系,分析了拉压性能不同非线弹性材料空间汇交杆系,用位移法推导出了应力应变计算的普遍表达式,给出了计算汇交点位移的非线性方程组,编制了通用的数值计算程序,计算准确方便,使这一问题得到了圆满的解决。     

位移不连续法在裂纹扩展仿真中的应用

探讨了在应用位移不连续法仿真裂纹扩展时对加载方式、裂纹扩展长度及应力强度因子计算等问题的处理方法,并据此编制了仿真程序,分析了裂纹在单向压载作用下的扩展趋势和应力变化,具有一定的工程应用价值。     

使用双层组合外套的船用液压联轴节的优化设计

针对采用单层外套的传统船用液压联轴节扭矩提高受限的问题,提出了双层组合外套的结构形式,并详细分析了双层组合外套的应力分布并对其结构尺寸进行了优化,得到了双层组合外套的最佳分层原则及最佳过盈量。实例计算显示,采用双层组合外套的液压联轴节能传递更大的扭矩。     

考虑扩散效应圆形隧洞热弹性耦合动力响应研究

利用S-H热弹性扩散的基本理论,研究了无限弹性介质中圆形隧洞表面受随时间变化的热冲击的动力响应问题.采用直接求解方法以避免势函数的引入,利用Laplace变换技术,求解热、力、化学耦合控制方程,获得了弹性介质中温度梯度、位移、应力和化学势的积分形式解.最后,利用Laplace逆变换得到数值结果,分析了热、力、化学耦合条件下弹性介质中温度梯度、应力、位移和化学势响应的分布规律.     

梁纯弯曲的大变形分析

在平面应力问题中 ,分析了在梁端截面作用沿高度线性分布外力时纯弯梁大变形的几何非线性问题。给出了纯弯曲应力的精确解 ,并用欧拉法得到了位移的近似解。当泊桑比为零时 ,求得位移的精确解。     

软硬交替多层膜法向压入过程的有限元分析

采用大变形弹塑性有限单元法,对高速钢基体上的软硬交替多层膜在法向压痕作用下的力学行为,进行了模拟和分析.为了研究膜层数和膜厚的影响,对从单层到16层的不同膜层体系进行了计算.通过对诸如膜层的变形、最大应力随膜层数的变化、界面剪应力分布、表面张应力分布等的分析,得出了这些参数的分布及其对膜层体系的摩擦学性能的影响.这些结果可为多层膜的结构优化设计提供定量的依据.     

分段计算方法在模拟爆炸应力波传播中的运用

针对爆炸加载下岩石响应的不同特点以及动力有限元和传统地震波模拟方法的局限性,提出了一种分段计算的数值模拟方法.该方法在空间上将所模拟的区域划分为非弹性段和弹性段,非弹性段内采用动力有限元计算方法,弹性段内采用传统的地震波方法,不同段之间以节点位移为边界条件.不同算法的数值模拟结果验证了分段计算方法用于模拟爆炸荷载产生地震波的有效性和正确性.