寒区富水隧道冻结圈围岩冻胀力演化规律研究

寒区富水隧道冻结圈围岩冻胀演化机制是影响其运营安全的关键科学问题。为探究冻结圈围岩的冻胀力演化规律,开展含水围岩低温冻结作用下三维地质力学缩尺模型试验;采用环境冷气进入洞内降温的方式,模拟隧道洞口段围岩温度场分布特征;利用微型压力传感器对含水围岩在低温冻结过程中的冻胀力进行实时动态监测,以获取不同含水率和冻结圈厚度围岩下的冻胀力时空演化曲线。采用多元回归分析方法,建立围岩冻胀率、冻结圈厚度与含水率等参数的拟合计算式;据此建立平面应变状态下考虑围岩含水率和围岩比重指标的冻结圈围岩冻胀力理论解。采用热应力方法模拟冻胀力演化特征,对冻胀力的理论计算值和模型试验测试值进行对比分析,进一步验证试验方法和理论解的合理性。研究结果表明：围岩温度场呈三阶段变化特征以及类似带柄状“正勺”形状分布规律;含水围岩温度场的下降阶段呈非线性分布特征;围岩温度表现出滞后于环境温度变化的趋势。不同含水率和冻结圈厚度下的冻胀力演化规律曲线形态类似,表现为孕育-发展-稳定变化特征。冻胀力理论解与现场实测数值偏差19.7%,与数值解、试验值偏差均在0~20%之间,所提出的冻胀力理论计算方法可为围岩含水率为0~60%范围和冻结圈厚度为0~8.0 m范围冻胀力取值提供参考。研究结论可为寒区富水隧道冻结圈围岩的冻胀力设计及预测研究提供支持。     

寒区隧道冻胀力计算方法研究进展与思考

近年来,随着中国西部及青藏高原地区交通网的建设,修建了越来越多的寒区隧道,然而寒区隧道冻害也频繁发生。隧道冻胀力计算是寒区隧道防抗冻设计亟待解决的难题之一。首先将现有的冻胀力计算方法分为基于含水风化层冻胀模型、衬砌背后积水冻胀模型、冻融圈整体冻胀模型3类。含水风化层冻胀模型利用侧压力代替冻胀力作用,衬砌背后积水冻胀模型将冻胀力归结于衬砌与围岩之间的局部积水冻结膨胀,冻融圈整体冻胀模型则认为冻胀力系冻融圈围岩含水冻结后整体膨胀所致。然后对这些方法及其基于的假定与适用性进行了系统的分析和总结。最后重点分析了基于冻融圈整体冻胀模型的冻胀力计算方法,并归纳出3种考虑冻融圈冻胀变形的方式：①假定冻结圈冻胀位移模式;②假定冻结圈围岩各向均匀冻胀;③考虑冻结圈围岩非各向均匀冻胀。剖析了不同冻融圈冻胀变形处理方法的区别和联系,并通过工程案例对比分析了不同冻融圈冻胀变形处理方法对冻胀力计算结果的影响,分析了考虑围岩非各向均匀冻胀时冻胀力解的适用性。研究结论可为寒区隧道工程设计提供借鉴。     

隧道围岩粘弹塑性损伤有限元分析的统一模式

利用损伤力学理论，建立了隧道围岩粘弹塑性损伤力学模型，导出了考虑围岩损伤各向异性的流变有奶元分析统一计算公式，完成了能模拟隧道工程施工过程的计算机软件、可地对隧道工程长期稳定性的预测与预报。     

公路隧道裂隙化围岩失稳分析方法及应用

根据岩体的力学介质分类和块体理论和赤平投影,结合工程实例,推导了滑动方向的计算公式,研究了裂隙化岩体地下隧道围岩的稳定性分析方法。利用该方法分析了梨子坪隧道k10＋977段围岩的稳定性。     

公路隧道裂隙化围岩失稳分析方法及应用

根据岩体的力学介质分类和块体理论和赤平投影,结合工程实例,推导了滑动方向的计算公式,研究了裂隙化岩体地下隧道围岩的稳定性分析方法。利用该方法分析了梨子坪隧道k10 977段围岩的稳定性。     

裂隙围岩隧道开挖扰动效应分析

节理裂隙岩体隧道开挖具有围岩稳定性差、施工风险高、诱发涌水突泥可能性大等特点.基于离散元理论,以青坪隧道为工程背景,针对裂隙围岩隧道施工过程中的围岩变形机理展开了研究,分析了隧道开挖围岩扰动效应性.为实际工程提供了较好技术支持.     

隧道工程裂隙围岩结构稳定可靠性研究综述

在裂隙岩体隧道工程修建领域,大体量塌方、渐进式围岩失稳、巨石垮落等地质灾害时有发生,虽然近几年针对隧道工程的勘察手段、理论模型、数值方法及评价体系研究等很多,但围岩稳定可靠性作为隧道等地下工程修建的“老大难”问题仍未得到解决。数据不完备的复杂地质系统与理论严密的力学模型之间严重脱节,已然成为确定性分析方法的“瓶颈”; 单一的分析手段或确定性计算方法均无法获取准确的评价结果。不同于纯粹的结构工程,有着比较明确的数学模型,裂隙岩体隧道工程修建最为显著的特点就是岩体结构的不确定性问题。从岩体结构的不确定性这一根本属性出发,分别在裂隙岩体结构信息提取与解译、隧道围岩整体稳定性分析、局部块体稳定可靠性分析以及隧道工程智能反馈与系统评估4个方面进行概述,并对存在的问题及发展趋势进行针对性总结与探究。     

寒区隧道冻胀力影响因素相关程度分析

采用弹性力学的方法,根据冻融圈整体冻胀力学模型,推导了寒区隧道冻胀力的解析式。以回头沟隧道工程实例,计算了隧道在不同冻胀率、不同冻胀深度及不同衬砌厚度影响下的冻胀力,采用控制变量法得出:冻胀力随着冻胀率、冻胀深度、衬砌厚度的增大而有不同程度的增大,其中冻胀率对冻胀力的影响最大,冻胀深度其次,衬砌厚度最小。     

寒区隧道含相变围岩传热渗流耦合数值分析

为研究寒区隧道围岩在冻融循环过程中的水-冰相变现象和渗流速率对围岩温度场分布的影响,基于COMSOL Multiphysics 多物理场分析软件,建立含相变的围岩温度场与渗流场耦合模型,通过改变模型中的渗流速率、已冻区和正冻区的边界温度Tm,对寒区隧道的围岩温度场进行数值分析。数值分析结果表明： 边界温度Tm影响正冻区的范围和不同深度处围岩水-冰相变发生的时刻,但不同的边界温度Tm对围岩温度场的影响较小; 当渗流速率高于1×10-6 m/s时,渗流速率的改变对围岩温度场具有明显影响,但当渗流速率低于1×10-6 m/s时,渗流速率的改变对围岩温度场无明显影响。因此,在地下水渗流速率较高的地区,应同时考虑水-冰相变现场和渗流速率对寒区隧道围岩温度场的影响。     

漳龙高速公路扩建隧道围岩力学特性三维有限元分析

为分析隧道扩建过程中围岩的力学特性,确保施工期间围岩的稳定性,以漳龙高速公路后祠隧道扩建工程为依托,建立了反映实际地形的三维有限元模型,对后祠扩建隧道施工期间地表沉降、拱顶下沉、周边位移的特征以及拱脚和拱顶的应力变化规律进行计算分析。计算结果表明： 原位扩建隧道位移变化规律不同于普通新建隧道位移变化规律,隧道原位扩建施工过程中,地表沉降曲线表现出了明显的非对称性; 隧道掌子面前方12 m及掌子面后方24 m范围内变形较为迅速,为非稳定变形段; 根据隧道拱顶位移曲线,提出了针对扩建隧道位移空间变化规律的公式,该公式能预测后祠隧道的变形,从而为施工提供建议和指导; 隧道拱脚表现为压应力集中区,随着开挖的进行,拱脚主应力逐渐增大,而拱顶主应力逐渐减小并向拉应力过渡,最终拱顶呈现出较小的拉应力。     

土与结构动力相互作用的有限元模拟分析

针对某桥墩与地基土层相互作用,采用通用有限元程序ANSYS,进行了二维动力有限元数值模拟计算,计算中均匀地基土体的本构模型采用ANSYS程序里的Drucker-Prager模型,通过EI Centro地震波输入,对比分析了土-结构动力相互作用特性的影响因素.     

火车岭隧道围岩稳定性的模糊概率分析

通过火车岭隧道围岩变形的现场监测．对监测数据用切比雪夫多项式进行回归分析和模糊概率计算,给出隧道围岩稳定的概率,以指导隧道的施工。     

混凝土浇注过程的非线性有限元分析

混凝土的浇注过程非常复杂,影响浇注质量的因素也很多,文中利用有限元软件ANSYS对混凝土的浇注过程和各种影响因素进行了模拟,对浇注过程中的水化热效应、节点位移与应力等问题进行了分析,为混凝土的施工提供参考。     

基于均匀设计的隧道围岩参数反演分析

根据油房湾隧道断面的实测位移,基于均匀设计方法进行了围岩力学参数的反演分析。反演分析考虑了隧道分期开挖及初次支护的全过程模拟,通过对反演参数的多水平数值模拟试验,以实测点量测位移与计算位移的平方差为评价指标,反演获得了油房湾隧道围岩的最佳力学参数组合,以用于隧道围岩稳定性预测和评价。     

横梁总成的有限元分析

利用三维软件SolidWorks中自带的COSMOSWorks软件对横梁总成进行有限元分析,找出受力最大区域,对该区域进行加强,解决横梁总成加强筋开裂问题。     

深埋隧道围岩流变行为的拉格朗日法分析

分析深埋隧道围岩受力变形特点。采用粘弹性理论和有限差分法,对在有支护和无支护两种条件下轴对称圆巷的粘弹性力学行为进行了分析,结果表明:有限差分法能很好地模拟围岩的流变行为,适时支护措施可有效控制围岩的蠕变变形。     

漆树槽大跨隧道围岩参数的敏感性分析

以沪蓉西高速公路分岔隧道大拱段为工程背景,采用大型有限元软件ABAQUS建立隧道的三维模型,分析岩体取不同参数时隧道围岩应力和位移的敏感性,研究成果对类似大跨公路隧道有一定借鉴作用。     

加筋挡墙有限元分析

针对加筋挡墙筋材与挡墙及墙后填土的相互作用机理,采用有限元方法对加筋挡墙进行力学分析,得到墙后填土路堤中筋材受力的特点,对加筋挡墙设计和施工有实践意义。     

Finite element analysis of rotary blanking: Effects of punch geometries on cutting area and stress distribution

It is essential to develop efficient and cost-effective production methods to achieve or maintain international competitiveness. An innovative production method, such as rotary blanking, enables manufacturers to both reduce expenses and economize production time. However, there are not enough numerical analyses for this process. In this paper, numerical simulations of rotary blanking were performed. After comparing the cutting planes generated by conventional and rotary blanking experimental tests, the cutting areas of two punch geometries were analyzed. The influence of punch geometry on part quality was then investigated through simulations. The procedure for die stress analysis was established and stress distributions of the worksheet and the tools were analyzed.     

沥青路面结构可靠度有限元分析

为找出参数的随机变异性对沥青路面结构可靠度的影响,利用有限元计算软件,采用蒙特卡洛法,通过自编通用程序,研究了以弯沉为控制指标的沥青路面结构可靠度,确定了结构可靠指标对不同参数的敏感程度。为设计和施工时主要控制的参数提供了依据。