沉管海底隧道强度折减法分析探讨

将强度折减法用于静荷载作用下海底钢筋混凝土沉管隧道安全稳定性分析。首先,基于应变协调原理并按照沉管钢筋的分布形式和受力特征,推导出钢筋混凝土沉管等效模型抗剪强度指标、抗拉强度的计算公式;其次,利用FLAC^3D软件建立了沉管-土体-海水相互作用强度折减法非线性数值分析模型,探讨钢筋混凝土沉管的破坏分析方法。研究结果表明：不能用位移突变作为沉管破坏分析判据;通过综合分析沉管顶板下沉位移与折减系数的关系、塑性状态以及剪应变增量的分布规律,得到了沉管隧道的安全系数;强度折减法能直观地揭示沉管破坏机理,沉管段的破坏模式主要表现为沉管顶板中部及其与两侧墙壁交汇处的拉伸、剪切破坏。     

温压炸药爆炸冲击波在坑道内的传播规律研究

温压炸药爆炸冲击波对坑道内的人员和设备构成严重威胁。在TNT爆炸试验数据验证的基础上,利用AUTODYN软件建立了炸药堵口爆炸的数值计算模型。基于JWL-Miller能量释放模型计算原理,通过与TNT冲击波的对比,研究了某型温压炸药爆炸冲击波在坑道内的传播特性;通过与空旷地面爆炸冲击波的对比,研究了坑道对温压炸药爆炸冲击波的约束作用。研究结果表明:温压炸药具有更大的破坏威力,温压炸药的超压峰值和正相冲量平均为TNT的1.91倍和1.82倍,其超压和冲量等效TNT当量系数分别为1.94和2.21;坑道对温压炸药冲击波的约束作用明显,其超压峰值和正相冲量平均值分别为空旷地面上的13.55倍和15.21倍。     

长坑道中化爆冲击波压力传播规律的数值模拟

为了对坑道中的防护门抗化爆冲击波效果进行有效的设计,首先需要确切知道通道中自由场压力的传播规律.基于Hopkinson比例定律,用LS-Dyna动力有限元软件模拟了常规炸药在坑道入口外爆炸情况下,长坑道中冲击波峰值压力的衰减规律.模拟结果与其它经验方法的预测结果进行了比较,可为进一步研究确定坑道中防护门上的化爆冲击波荷载及其防护技术提供依据.     

爆炸荷载作用下地下结构的局部层裂分析

为弄清实际厚度地下结构在爆炸荷载作用下的局部层裂机理,基于层状介质中应力波的传播理论,提出了地下结构典型组合形式的局部层裂破坏模型。通过实际算例,分别得到了软岩、硬岩情况下地下结构中的应力波历史曲线,分析了岩石性质对地下结构局部层裂的影响。分析方法与结论对类似问题也有参考价值。     

多次层裂面对混凝土中应力历史影响的研究

为了对地下结构抗层裂进行有效设计，在考虑多次层裂面对应力波传播规律影响的基础上，应用一维应力波传播理论，给出了混凝土结构中任一点应力历史的一般计算公式。算例表明，与过去未考虑多次层裂面影响的方法相比，利用所提出的公式确定的混凝土应力历史与实际更为相符，可为分析和评估爆炸荷载作用下混凝土结构的局部响应提供更为一般的分析手段。     

坑道内温压炸药冲击波传播特性的试验研究

为弄清温压炸药爆炸冲击波在坑道内的传播特性,考虑实际坑道口部特征,使用厚壁钢管和钢板加工了模型试验坑道。利用安装在模型坑道侧壁的压力传感器,分别实测了HMX基温压炸药和TNT口外爆炸时坑道内不同距离处的冲击波波形。通过对比分析,研究了该温压炸药冲击波波形及其参数在坑道内的传播特征。试验结果表明:温压炸药波形具有冲击波的典型特征,该温压炸药爆炸冲击波传播速度、超压峰值、正压持时和正向冲量均大于TNT,坑道深处其平均超压峰值、正压持时和正向冲量分别为TNT的1.19、1.31和1.53倍。利用坑道内冲击波传播的经验公式反推,得到试验用温压炸药爆炸冲击波超压峰值和正向冲量的平均等效TNT当量系数分别为1.79和1.99。表明该温压炸药冲击波比TNT具有更大的威力。     

静水压力下海底隧道安全稳定性研究

将强度折减法引入静水压力下海底隧道衬砌的安全稳定性研究,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分析模型,对比判定了强度折减法的两种折减方式,考虑海底隧道在静水压力作用下的位移变化、剪应变增量变化和塑性区变化情况,确定了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,分析了海底隧道在静水压力作用下的破坏机理。研究结果表明:海底隧道采用同时折减衬砌和围岩的折减方式进行计算较为合理;衬砌局部破坏的安全系数为1.83,整体破坏的安全系数为2.125,衬砌主要因剪应力产生破坏。     

坑道内爆炸冲击波相似律问题探讨

为研究坑道内爆炸冲击波相似律问题,进行了不同药量坑道堵口爆炸实验,并利用ANSYS/LSDYNA软件对原型坑道与模型坑道爆炸冲击波进行数值计算。结果表明:与自由大气中不同,同一坑道内不同药量爆炸产生的冲击波不符合爆炸相似律;若原型坑道与模型坑道几何相似,装药量之比为几何相似比的三次方,则原型坑道与模型坑道内爆炸冲击波符合爆炸相似律;坑道内爆炸冲击波数值模拟时,若原型坑道与模型坑道网格尺寸符合相应的几何相似比,则冲击波计算结果满足相似律,当坑道截面网格密度为1675~2977时可以达到计算精度要求。     

隧道扩建爆破震动控制研究

在隧道开挖施工方法中,钻爆法掘进对地表建筑物稳定影响显著。隧道扩建是在原有隧道结构上改造扩大,在隧道扩建施工中更应该注意施工给周围环境带来的影响。根据周边建筑物情况,在确定了重庆渝中区鹅岭隧道扩建工程爆破震动效应质点允许最大振动速度的基础上,利用LS-DYNA动力有限元分析软件对该工程爆破震动进行了模拟,获得了重庆渝中区鹅岭隧道扩建工程爆破开挖过程中的最大段装药控制量,综合经验公式计算结果确定了较为合理的火工品单位体积消耗量,并提出了减小单位消耗量的方法。为类似工程在投标报价和施工组织上提供了重要的参考数据。