圆形有压隧洞围岩抗力系数“K”的计算公式

本文讨论了各种圆形有压隧洞围岩抗力系数计算公式;着重研究了岩石扩容特性及地应力场对围岩抗力特性的影响。重新建立了圆形有压隧洞在地应力场中的力学模型。据此建立无限大岩体承受地应力和均匀内压的圆形隧洞弹塑性分析的微分方程式;运用岩石力学中广泛使用的莫尔——库仑屈服准则,推求出有裂缝区,塑性区及弹性区共同影响的计算岩石抗力系数“K”的新公式。     

圆形有压隧洞钢筋混凝土衬砌预留人工缝的防渗漏设计方法研究

通过理论阐述和有限元计算分析，研究了有压圆形隧洞钢筋混凝土衬砌一种新的防渗漏设计方法，即预留人工缝的防渗漏设计法，并根据分析结果提出了设计建议。这种新的设计方法不但能够达到工程中防渗漏设计要求，同时能够节约钢筋和混凝土的用量、施工方便、缩短工期     

有压引水隧洞内水外渗作用研究

基于Biot固结理论,对统一域混合模型进行改进,考虑了结构面的法向渗透特性,对高压内水外渗进行了渗流场-应力场耦合计算,以衬砌上钢筋应力变化为代表,反映内水外渗耦合计算分析下的结构应力状态的变化.并以衬砌上的微裂缝宽度、围岩渗透系数、岩体结构面的产状为影响因素,以衬砌外沿最大孔隙水压为系统特性,进行了敏感性研究.结果表明,高压内水外渗耦合计算分析步中钢筋拉应力变小;衬砌微裂缝的宽度是影响衬砌外沿最大孔隙水压的主要因素,围岩渗透系数为次要因素,结构面的产状对其影响最小,但是对孔隙水压的分布影响较大.     

地下有压隧洞蠕变及其稳定性分析

对于地下有压隧洞,根据流变力学的基本理论,分析了在两向等压条件下隧洞围岩流变引起支护衬砌内部及其衬砌本身流变而产生的应力和位移随时间的变化规律,建立了与时间有关的支护衬砌破坏依据,对隧洞支护设计和预计衬砌不同时期的受力和稳定性有一定的参考价值。     

进口漏斗旋涡对有压隧洞脉动壁压的影响

通过模型试验,研究了进口形成漏斗旋涡后隧内内脉动壁压的变化情况。结果表明:进口形成漏斗旋涡会显著加强脉动壁压,但此脉动壁压将沿流程衰减。文中还分析了脉动壁压增加对空化数的影响。     

有压隧洞衬砌与围岩相互作用数值模拟分析

通过建立有限元计算模型,运用荷载分级、变刚度迭代非线性有限元法,系统研究了有压隧洞衬与围岩之间的相互作用,探讨限锚杆支护、衬砌与围岩之间接缝大小和接触角变化对衬砌、围岩承载能力的影响,根据建立的模型,对一隧洞工程进行了三维非线性有限元计算,获得了一些具有工程指导意义的结论。     

有压隧洞衬砌与围岩相互作用数值模拟分析

通过建立有限元计算模型,运用荷载分级、变刚度迭代非线性有限元法,系统研究了有压隧洞衬砌与围岩之间的相互作用．探讨了锚杆支护、衬砌与围岩之间接缝大小和接触角变化对衬砌、围岩承载能力的影响．根据建立的模型,对一隧洞工程进行了三维非线性有限元计算,获得了一些具有工程指导意义的结论．     

圆形压力隧洞围岩抗力系数的计算公式

本文采用岩石力学中应用最广泛的莫尔——库仑屈服条件,分别就隧洞施工期与运行期的不同受力状态,建立与之相应的孔口弹塑性应力分析微分方程,得出了各类应力状态下图形压力隧洞围岩抗力系数K的解析表达式。所获结果,可供工程技术人员设计水工压力隧洞参考。     

圆形隧洞围岩应力松弛效应解析理论

为了深化效应的理论认识,建立圆隧围岩应力松弛效应理论模型,采用经典应力松弛模型计算围岩三维应力场,探讨应力松弛模型及其流变参数的敏感性.结果表明:采用Burgers模型与西原模型均能充分反映围岩应力松弛效应,围岩三向应力均随时间推移而迅速降低直至稳定于某一平衡状态;在应力松弛初期,环向应力下降的速度明显大于轴向应力与径向应力;围岩三向应力收敛值均随Burgers模型Kelvin体切向模量的增大而增大,Kelvin体黏滞系数的影响贯穿于应力松弛全过程;西原模型Kelvin体黏滞系数影响下围岩应力收敛值一致,应力松弛过程呈现非线性非完全衰减特征,应力松弛时间尺度随着Kelvin体剪切模量增大而增大,显著区别于Burgers模型下围岩应力松弛规律.     

地应力对圆形压力隧洞衬砌应力的影响

本文根据弹性力学二维复变函数的理论,求出在λ≠1的地应力场的作用下,水工圆形压力隧洞围岩和衬砌的应力和位移的解析解,并从中导出目前常用的不考虑地应力作用的弹性特征因素法的计算公式。同时,通过算例,较详细地论述了地应力对衬砌应力的影响。     

无衬砌圆形黄土隧洞围岩地震稳定系数

为得到地震下无衬砌圆形黄土隧洞的围岩稳定安全系数,应用抗剪强度折减法,建立静力与动力分析模型,采用ANSYS软件分别对圆形无衬砌黄土隧洞进行重力和地震下的动力响应分析,得到地震下无衬砌圆形黄土隧洞的剪切破坏规律,讨论了隧洞直径、覆土厚度以及地震烈度对无衬砌圆形黄土隧洞围岩抗剪强度安全系数的影响.结果表明,在重力和地震作用下,对介于1.15~2.00的无衬砌圆形黄土隧洞的抗剪强度安全系数只能满足初次衬砌要求,不能满足使用阶段要求.为保证结构的安全可靠,建议开挖之后尽快进行二次衬砌.     

黏弹性饱和土体中圆形隧洞动力相互作用

基于Biot波动方程，采用渗流力学耦合模型，研究了任意荷载条件下黏弹性饱和土体中半封闭圆形隧洞衬砌 土动力相互作用问题.考虑衬砌材料和土体的多孔性质，隧洞处于半封闭状态，边界部分透水.通过引入4个势函数，并利 用Helmholtz分解原理，在Laplace变换域中得到任意响应模式下的应力、位移和超孔隙水压力解答.利用Laplace数值逆 变换在时间域中得到瞬时、移动等响应模式条件下的数值结果，并讨论了衬砌和土体的相对刚度对隧洞动力响应的影响. 结果表明：不同模式下隧洞的应力、位移和孔隙水压力响应有很大差异，且随相对刚度的增大而减小.     

TBM掘进圆形隧洞底鼓机理FDEM数值模拟研究

采用耦合的有限元-离散元法（finite-discrete element method, FDEM）研究了圆形隧洞底板大变形灾变机制,并研究了地应力量值、侧压系数、底板位置和隧洞形状对底鼓灾害的影响。结果表明：1）在静水压力状态下,圆形隧洞底板大变形灾变力学机制为隧洞开挖造成围岩径向应力降低和切向应力升高,当超过岩体强度后产生共轭剪切破裂,并伴随拉伸断裂;浅部破裂岩块在深部围岩弹性变形恢复和剪胀效应下发生向隧洞内的翻转大运动,进而引发底板大变形灾害;2）随着地应力量值、侧压系数和底板位置的变化,围岩破坏率、损伤破裂区半径和隧洞表面围岩最大位移量等也发生变化,但仍为破裂碎胀性的大变形;3）传统的滑移线场理论难以解释直墙拱形底板围岩的共轭剪切破裂和深部岩体破裂,采用FDEM和双轴压缩力学模型可成功解释上述现象,为隧洞底鼓大变形灾变机制提供新的研究思路。     

无压发电引水隧洞经济断面动态分析

本文应用工程经济学、水力学及地下工程理论，并根据水工隧洞设计规范和工程实践，对半园拱直墙式无压发电引水隧洞纵坡和横断面形状、尺寸同时优化，提出了切实可行的计算方法和简明的数学模型．该方法计算速度快，成果可靠，使用方便，该成果可供水工隧洞设计使用，具有显著的经济效果。     

基于广义开尔文模型圆形隧洞围岩衬砌分荷比研究

基于围岩粘弹性流变模型,研究了围岩衬砌分荷比的确定问题.结合大岗山引水隧洞工程,通过有限元计算,针对围岩符合广义Kelvin模型的圆形隧洞,分析了不同衬砌时间下隧洞与围岩共同承担荷载的规律,提出了分荷比的计算方法;进而计算分析了分荷比随衬砌时间变化的规律;然后分析了分荷比对围岩物理力学参数(主要有弹性模量、粘弹性模量和粘滞系数)、埋深以及隧洞直径等因素变化的敏感性.发现分荷比与弹性模量、粘弹性模量和粘滞系数有着重要联系,而与埋深、隧洞直径大小无关.最后通过数值拟合了分荷比的经验表达式,将其应用到大岗山引水洞,探讨了大岗山引水洞设计计算中合理分荷比的取值问题,成果可为类似工程中衬砌荷载的确定提供参考.     

有中心支柱的圆形水池的有限元分析

本文利用壳体有限元方法对文献[1]中的一个有中心支柱的钢筋砼圆形水池结构(该例选自国家标准图集S814)进行了整体分析,并与工程中常用的手算方法计算得到的结果进行了比较。通过比较发现,当地下水位较高时,池顶覆土往往会使支柱向下移动而造成底板被支柱顶破的现象。在一般的工程设计中,由于手算方法很难考虑到结构的整体性而使这一现象被忽略。     

圆形薄壁钢管混凝土柱轴压性能的试验研究

制作了8根薄壁圆形钢管混凝土柱试件,进行了薄壁圆形钢管混凝土柱的轴心受压试验,考察径厚比、长径比和环箍等因素对其受压性能的影响。对试验现象、破坏形态进行了描述,量测并分析了试件的极限承载力、钢管壁的纵向与横向应变。研究结果表明,圆形薄壁钢管对核心混凝土有着较好     

基桩抗冻拔验算中有关摩阻力的分析计算

目前,对季节冻土地区基桩抗冻拔验算,暖土部分的摩阻力多规定按轴向受拉桩的摩阻力取值。本文根据基桩冻拔的特定受力状态,论述了冻结过程对暖土的冻胀反力作用。提出:冻拔时暖土部分桩土作用机理与摩阻力分布规律,均与轴向受压桩类似,从而提出应按轴向受压桩的摩阻力值进行基桩抗冻拔验算的观点。