隧道开挖与支护的有限元动态模拟及检测数据对比分析

应用有限元软件ANSYS建立了隧道计算模型,采用平面应变模式的弹塑性方法及Druck-Prager屈服准则,对该隧道的开挖和支护进行了模拟计算,分别得到了各个开挖阶段和支护后的位移、应力图、支护结构内力图,以及开挖前和开挖后隧道围岩与支护结构的位移、应力变化规律。模拟计算结果与实测结果相近,为隧道应力集中部位的防治措施提供了依据。     

基于HOEK-BROWN软化模型的支护结构稳定性分析

根据HOEK-BROWN强度准则,引入计算岩体峰后地质强度指标及其强度参数的方法,并总结岩体临界软化参数η*的计算方法,分析不同因素对η*的影响。基于锚喷组合支护特征曲线,利用收敛-约束原理分析开挖方法和支护时机对隧道支护结构稳定性的影响。研究结果表明:采用不同开挖方法获得的围岩特征曲线和纵向变形曲线存在差异;与弹塑性模型相比,采用应变软化模型计算得到的支护结构稳定性系数更高;采用台阶法开挖能大大提高隧道支护结构稳定性系数;距离开挖面越远处设置支护可以使其稳定性系数更高,但不利于围岩变形的控制,在实际支护设计中,应综合考虑支护结构稳定性和围岩变形控制这2个因素。     

巷道锚喷补偿收缩钢纤维砼支护结构数值分析

巷道支护结构稳定是煤矿安全生产的前提,结合巷道混凝土破坏特征和混凝土材料复合增强原理,提出喷射补偿收缩钢纤维混凝土作为支护材料。以朱集矿-965水平轨道大巷为工况,采用ANSYS数值软件对巷道锚杆-喷射补偿收缩钢纤维混凝土支护结构的稳定性进行数值分析。考虑围岩作用下锚杆与喷射补偿收缩钢纤维混凝土支护体系建立三维有限元模型。采用弹塑性D-P本构模型进行计算,得出围岩-支护结构体系下围岩的应力场、位移场、塑性区以及支护内力的分布规律。通过荷载步设置探讨巷道开挖对围岩稳定性的影响,以及支护结构的受力特征,找出巷道支护结构的"危险点"和围岩的应力集中区。提出喷射补偿收缩钢纤维混凝土的支护措施。通过工业性试验验证了该支护结构体系能够有效地改善和提高支护结构的稳定性。     

穿过不同土层土钉支护结构的数值分析

以有限元软件ADINA为计算平台,针对西北地区特殊土质,采用Mohr-Coulomb准则,建立穿过前后不同土层的土钉支护结构的三维有限元模型,分析边坡土体的变形特性.分析结果显示,土钉支护结构能够对不同土层区域土体的变形起到很好的抑制作用.同时通过对土钉的受力分析,得出土钉在穿过前后两种不同土层接触面处的轴力最大,且以不同土层接触面为界,呈现"鼓肚"形状.     

基于可靠度的软岩巷道支护系统优化设计

依据基于可靠度的软岩巷道支护系统优化设计基本原理,建立了"投资-效益"准则的结构设计优化模型.利用BP神经网络对巷道翻修费用进行分析和预测,通过约束放松法确定优化设计方案和基于功能的支护系统目标可靠度.利用该优化设计方法对S2S10运输顺槽支护方案进行可靠性分析并给出了寿命周期内联合支护系统优化设计方案.     

基于Drucker-Prager屈服准则及加卸载判据的圆形隧道围岩-支护作用机制探讨

隧道围岩-支护相互作用机制是隧道力学中的基础理论,为了准确描述围岩与支护结构对隧道应力变形的影响,假定围岩本构模型为理想弹塑性模型,采用适用于岩土材料的Drucker-Prager屈服准则,考虑加卸载判据,证明了圆形隧道的开挖过程是一个加载过程,支护过程是卸载过程。通过大型有限元仿真软件Abaqus计算了平面应变情况下圆形隧道开挖与支护过程的弹塑性解。数值分析结果与理论公式结果相吻合,表明开挖的过程是解除内压、增大压差的加载过程,支护过程为施加内压、减小压差的卸载过程。支护后的围岩应力增量和位移增量符合弹性规律,且支护过后的应力等于开挖后的应力减去弹性应力。支护过程的卸载效应使得开挖过程产生的塑性区变成了残余变形区。研究结果可为工程应用提供参考。     

基于投资-效益准则的现有结构抗震加固策略

介绍了基于功能的抗震设计思想及投资—效益准则，并通过构建基于投资—效益准则的结构优化模型及算例分析，得到了基础隔震设计方案就是该优化模型最优解的结论；探讨了基于投资—效益准则的现有结构抗震加固策略，指出对于要求较高的加固目标，采用隔震加固策略更为适合。     

岩溶隧道施工期结构稳定性评价的位移法探讨

隧道岩溶灾害是喀斯特地区隧道工程建设中常见的工程灾害之一。论文从隧道工程施工现状出发,将隧道稳定问题转化为由围岩和支护结构组成的承载体的失稳判断问题。在此基础上基于施工期现场检测与监测信息提出了隧道体系稳定评价的位移量（率）和承载结构内力极限值准则。对岩溶区武都水库导流洞工程进行跟踪施工的位移和支护结构内力监测,采用位移量（率）和结构轴力极限值准则对隧道施工期的稳定性进行分析。实例分析验证了所提方法的有效性。     

软件质量综合评价系统

采用“要素—准则—度量指标”的层次模型,开发了软件质量综合评价系统,提出了办公自动化应用软件的评价模型以及各要素、准则的权值,介绍了该评价系统的整体结构。     

框架锚杆支护结构动力模型建立及响应分析

为分析地震作用下框架锚杆支护结构的动力响应,以某中跨立柱单元为对象,考虑边坡加速度放大效应对支护结构上动土压力的影响,将立柱简化为抗弯刚度均匀的竖向杆件,依据锚杆工作机理将自由段简化为线弹簧,考虑土体阻尼影响将锚固段简化为线弹簧与牛顿粘壶,支护结构坡脚处简化为固端约束,进而建立支护结构动力响应简化模型.运用力法与图乘法对支护结构动力响应进行求解,建立支护结构动弯矩和动位移与坡高之间的关系.模型计算方法与Geo-Studio有限元软件结果对比,验证模型的合理性与可行性,为此类工程设计与地震作用下支护结构动力研究提供相应的参考.     

锚杆支护结构体变形破坏临界点的确定方法

本文运用锚杆一围岩共同支护理论,以最大变形理论作为锚杆支护结构体破坏准则,分析了锚杆支护结构体变形破坏机理。提出了支护结构体的破坏以锚杆破坏为前提,并进行了锚杆支护结构体变形破坏临界点的确定。     

基于ANP的深基坑支护方案优选决策

本文以决策科学化的基本理论为指导,以建筑工程领域为基础,在决策管理学的视角下提出深基坑支护方案优选决策的网络分析法(ANP)。首先,选取5个主准则、17个子准则建立深基坑支护方案优选决策指标体系;其次,重点分析因素层间横向相互作用,构建ANP网络结构模型;然后,采用德菲尔法打分确定相对优属度矩阵,引入直接优势度和间接优势度;最后,运行现代化决策工具——Super Decision软件获得支护方案的综合排序结果,实例验证该决策模型的实用性、简捷性和科学性。以期据此找到一种新的可适用于建筑工程领域的科学决策管理模式。     

隧道工程可靠性基本要素统计分析与建议

通过收集与整理203篇隧道工程科研论文和工程案例,对隧道围岩力学参数、荷载参数和支护构件参数的变异系数和概率分布类型以及功能函数设计表达式进行统计分析,结合各行业隧道设计规范的发展现状,从计算变量与功能函数层面指出了当前隧道工程可靠性分析中存在的不足之处,并提出了具体的对策建议.结果表明:支护构件参数的变异性整体小于围岩力学参数和围岩荷载参数、稳定性条件差的围岩变异性大于稳定性条件好的围岩、支护构件几何参数变异性高于材料参数变异性;整理出4种隧道结构可靠性分析功能函数设计表达式,荷载-结构模式下的功能函数主要为结构强度准则,地层结构模式条件下的功能函数则兼有强度准则与变形准则;得出隧道力学参数变异系数的参考值区间及建议概率分布类型,可指导因地勘工作无法进行或者不够全面的条件下隧道工程可靠性分析中的参数取值.     

全煤巷道锚喷支护下的FLAC3D数值分析

运用FLAC3D数值分析方法口孜东矿11-2煤巷围岩进行开挖与支护模拟,采用摩尔—库伦弹塑性计算模型,巷道围岩与支护结构之间采用接触单元,计算得出在锚喷支护条件下,巷道开挖段的顶板下沉、帮部水平收敛大小以及塑性区范围,为工程设计与施工提供参考。     

邓肯-张模型应用于基坑工程中值得注意的问题

指出邓肯-张模型应用于基坑开挖和支护工程中值得注意的若干问题.针对一算例采用实体单元和结构单元相耦合的有限元法进行了数值模拟分析,分析过程中分别采用了现行单应力和双应力状态变量的加卸载准则.结果表明,由于二者加卸载判断上的差异,计算所得围护墙的位移和弯矩相差较大.数值模拟还揭示,作用在围护墙上的土压力是随基坑开挖和支护工况的变化而变化的,常可能大于主动土压力,因而支护结构的实际内力可能大于传统的按主动土压力作用所计算的内力,以致可能引起支护结构的强度破坏.     

h型双排桩复合锚杆支护结构分析

结合湘潭市某深基坑应用的新型式h型双排桩复合锚杆支护结构,按多支点等值梁模型进行了其内力计算,结果表明这种方法计算简单,安全性高,可指导于工程设计.通过与传统型式的双排桩—锚杆支护结构的受力性能对比,得出h型双排桩结构型式不仅节省材料,而且桩身受力更加合理,值得推广使用.     

基坑延深开挖复合支护结构有限元模拟

考虑基坑的安全性和经济性,采取"人工挖孔桩+钢筋混凝土内支撑"与原支护形成延伸开挖后的复合支护结构.采用Plaxis 2D软件对复合支护结构进行有限元数值模拟,分析复合基坑支护结构的受力变形情况.结果表明:支护加固体系的受力和变形均符合延伸开挖的要求,Plaxis 2D软件分析的结果反映出支护结构的薄弱点.     

裂隙岩体巷道顶板失稳的块体力学分析与支护强度设计

受完全切割性裂隙影响的地下岩体巷道顶板失稳问题具有与众不同的显著特点,由贯通性构造裂隙切割形成的块体结构形状以及裂隙弱面的强度性质决定着顶板的变形破坏过程和支护强度确定.应用关键块体的力学基础理论,研究了顶板岩体常见的"楔形块体"和"六面体块体"失稳准则和滑动力大小,由此探讨了该条件下合理支护强度参数的设计确定,用2个现场实例证明了该设计方法的实用性.图5,参6.     

喷锚初期支护——围岩稳定性强度折减有限元分析(英文)

岩石隧道施工阶段具喷锚初期支护的围岩稳定性评价对隧道施工安全是非常重要的。根据一施工中的岩石隧道Ⅳ级围岩地段地质条件为基础,选用ABAQUS程序双曲线型D-P材料模型为岩土体破坏准则,建立了考虑喷射混凝土与岩体之间,锚杆与岩体之间相互作用的3-D有限元计算模型,以此模型利用强度折减技术研究了具锚喷初期支护的围岩稳定性安全系数。分析表明采用所提出的极限状态确定具喷锚支护的围岩稳定性安全系数是合理的。     

水位波动条件下盾构极限支护压力半解析研究

为研究潮汐作用对盾构隧道开挖的影响,采用有限元软件COMSOL建立三维数值模型,得到水位波动条件下盾构隧道开挖面前的渗流场变化规律,发现粉土地基中的渗流存在幅值衰减与相位滞后现象.将计算所得渗透力应用到"楔形体—棱柱体"极限平衡模型中,计算并分析开挖面极限支护压力在水位波动条件下的变化特征,发现极限支护压力的波动与隧道埋深比、土层性质、边界水位波动等因素相关.随着隧道埋深比的增大和波动周期的减小,极限支护力的幅值衰减与相位滞后更为显著.潮汐作用下的极限支护压力最大值比最高潮位稳态渗流情况要小,支护力的最大值与最高潮位出现的时间不一致.