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| 1 | 非线性破坏准则下浅埋隧道掌子面三维被动稳定性能耗分析改进方法显示文摘通过引入圆锥椭圆截交线计算公式,改进浅埋隧道掌子面三维被动破坏多椭圆锥体几何参数的计算方法。基于非线性破坏准则和极限分析上限法,推导浅埋隧道掌子面三维被动支护力的上限表达式,并进一步采用非线性规划程序优化计算获得了极限支护力最优上限解。通过对比分析,验证本文方法的可靠性;同时分析非线性抗剪强度参数对被动破坏极限支护力和破坏模式的影响,并绘制相应的破坏模式图。研究表明:被动破坏极限支护力与地面超载σ_s及地层容重γ大致呈线性变化,而与非线性参数m、量纲一化的参数c_0/σ_t及超负荷比C/D呈非线性变化;非线性参数m、量纲一化的参数c_0/σ_t和超负荷比C/D对破坏模式影响显著,而地面超载σ_s对破坏模式影响则较小。研究成果为隧道掌子面稳定性分析提供一种新思路,进一步完善了隧道掌子面稳定性评价体系。 | 李得建 赵炼恒 杨峰 程肖 | 2016 | 岩石力学与工程学报2016，35，4： | 15 |
| 2 | 地下水渗流作用下的盾构隧道开挖面安全系数上限分析显示文摘利用数值模拟技术对地下水渗流情况下盾构隧道开挖面的渗流场进行模拟,获得了隧道开挖面周边各节点的孔隙水压力。基于极限分析上限定理,利用各节点孔隙水压力计算出隧道开挖面上限破坏机制中的孔隙水压力功率,并将其视为一个外力功率代入虚功率方程中,构建出考虑渗流影响的开挖面安全系数目标函数。通过非线性序列二次规划法对该目标函数进行优化计算,得到开挖面安全系数上限解。利用强度折减法验证了该方法的有效性,并将其用于考虑地下水渗流作用的盾构隧道工程实例分析。研究表明:在考虑地下水渗流的情况下,开挖面安全系数随土体黏聚力、摩擦角、开挖面支护力的增大而增大,随地下水位的升高而减小;开挖面的破坏范围随摩擦角的增大而显著减小,但地下水位线的位置对开挖面的破坏范围影响较小。 | 黄阜 潘秋景 凌同华 | 2017 | 岩土工程学报2017，39，8： | 15 |
| 3 | 黏土地层浅埋盾构隧道开挖面三维稳定性上限分析显示文摘基于隧道开挖工程实际的破坏形态,提出了更接近于实际的开挖面三维失稳破坏模式,由开挖面前椭圆对数螺旋体和拱顶上部半椭圆球体组成土体松动区,为方便计算将前者划分为多个椭圆锥体滑块,利用极限分析上限法推求出隧道开挖面上极限支护压力的目标函数,并通过与已有文献结果对比验证了方法的正确性。研究结果显示,土体内摩擦角对松动破坏区有显著影响,内摩擦角的增加会导致松动区明显缩小。对于整体失稳和局部失稳两种情况,极限支护压力随埋深比C/D、地层容重和地面超载均呈线性增加关系,而地表超载的影响相对较小;但局部失稳时,当埋深比超过一定值时,极限支护压力不再受埋深比C/D的影响;两种破坏模式计算所得极限支护压力随黏聚力和内摩擦角的增加均分别呈线性减小和指数衰减的趋势;当内摩擦角介于5°~30°之间时,整体和局部失稳两种模式结果差距较大,且埋深比C/D越大差距越大;相比土体的黏聚力和容重,内摩擦角对开挖面支护压力的影响更为显著。研究成果进一步完善了开挖面稳定性的评价体系,可为浅埋盾构隧道施工中开挖面支护压力的设计提供借鉴。 | 李修磊 李金凤 杨超 | 2021 | 铁道学报2021，43，4： | 7 |
| 4 | 基于极限平衡与上限法的隧道循环进尺分析(英文)显示文摘为了研究隧道开挖过程中循环进尺的合理性和安全性,提出了隧道掌子面与循环进尺相结合的2种破坏模式,即循环进尺段的局部坍塌、掌子面与循环进尺段的整体坍塌,分别采用极限平衡法与上限法推导了循环进尺计算公式。通过综合考虑2种破坏模式下的循环进尺产生条件,建立了非均衡支护压力、黏聚力、内摩擦角等指标之间的相互关系。研究结果表明:循环进尺与掌子面的稳定存在关联,且掌子面的稳定是主控条件,在施工中需重点关注掌子面正前方土体加强;同时,当掌子面与循环进尺处于局部坍塌状态,则循环进尺主要受黏聚力控制,施工中可采用最大循环进尺,如处于整体坍塌,则循环进尺易受各指标影响;实际设计施工中可采用提出的图表优化得到最佳循环进尺。 | 梁桥 孙志彬 潘秋景 杨小礼 | 2016 | 中国公路学报2016，29，4： | 6 |
| 5 | 基于Hoek-Brown准则的隧道开挖面安全系数模拟显示文摘目前,大多数隧道开挖面稳定性研究都是基于线性Mohr-Coloumb破坏准则进行的,而MohrColoumb破坏准则并不能很好地评估松散破碎岩体的强度。针对这一研究现状,利用有限差分软件,模拟盾构隧道在松散破碎围岩中的掘进过程,并通过在模拟过程中采用Hoek-Brown破坏准则,得到隧道开挖面安全系数的数值解。以长沙地铁2号线为工程背景,构建数值模型,计算得到了盾构隧道开挖面安全系数,验证了数值模拟的可靠性。研究结果表明:盾构隧道开挖面安全系数随着开挖面的支护力和Hoek-Brown参数(GSI和m_i)的增加而增加。 | 黄阜 张芝齐 王芬 冯源 | 2018 | 交通科学与工程2018，34，1： | 5 |
| 6 | 浅覆地层盾构开挖面被动破坏极限支护力及破坏模式研究显示文摘浅覆地层盾构掘进时支护力过大极易导致开挖面前方土体发生被动破坏,造成地表隆起。基于筒仓理论,通过优化传统三维楔形体模型,建立楔形块+倒棱台的土体被动破坏三维计算模型(修正三维楔形体模型),并推导被动极限支护力计算公式;对不同埋深下滑动破裂角β分析研究;采用有限元分析软件MIDAS-GTS对盾构隧道开挖面的被动破坏进行模拟,揭示被动破坏支护力变化规律及破坏模式。结果表明:本文研究计算模型更符合开挖面土体被动破坏模式;通过对破裂角β分析,解析土体被动破坏时其最优解30°左右;在浅覆盾构开挖面中,揭示S/(γD)受土体内摩擦角φ、埋深比K的影响,文中S/(γD)随内摩擦角φ的增大呈非线性增加,埋深比K越大,其幅度越明显;破坏模式分析中,K越小,土体位移变形对S/(γD)越敏感,越容易发生开挖面被动破坏;发生被动破坏时,土体纵向位移变形大于横向位移变形。 | 宋洋 张维东 王贺平 刘昕 | 2019 | 防灾减灾工程学报2019，39，5： | 5 |
| 7 | 纵向倾斜地表盾构隧道掌子面三维挤出破坏分析显示文摘为完善隧道掌子面稳定性评价体系,基于极限分析上限法,考虑倾斜地表及掘进深度的影响,推导浅埋隧道掌子面三维被动支护力的上限表达式,并进一步采用规划程序优化计算获得了极限支护力最优上限解.研究表明:掌子面支护力与土体黏聚力比随无量纲参数γD/c(γ为土体容重,D为隧道断面直径,c为土体黏聚力)、掘进深度与隧道埋深比、地面超载与黏聚力比大致呈线性变化趋势,而与隧道埋深与断面直径比、地表倾斜角度、内摩擦角呈非线性变化趋势.内摩擦角、地表倾斜角度、隧道埋深与断面直径比和掘进深度与隧道埋深比对被动破坏模式影响显著,而无量纲参数γD/c和地面超载与黏聚力比对被动破坏模式影响较小. | 贺志军 陈运鹏 李得建 赵炼恒 | 2017 | 湖南大学学报(自然科学版)2017，44，9： | 5 |
| 8 | 考虑Hoek-Brown准则和孔压效应隧道掌子面可靠度分析显示文摘运用极限分析上限定理和可靠度理论构建隧道掌子面的可靠度模型,分析Hoek-Brown破坏准则和孔隙水对隧道掌子面可靠度的影响。研究结果表明,地质强度指标,扰动因子,孔隙水压力系数,水位线高度和岩体容重是影响隧道掌子面可靠度的主要因素。并且针对主要影响因素,给出3种不同安全等级下隧道掌子面维持稳定所需要的安全系数和支护力,为其支护设计提供理论依据和参考。 | 张佳华 王卫军 张道兵 马宗宇 | 2018 | 铁道科学与工程学报2018，15，12： | 4 |
| 9 | 对向施工隧道贯通前开挖面稳定性上限有限元分析显示文摘为探讨对向施工隧道贯通前开挖面存在的相互影响对地层稳定性的变化规律,本文将该问题假定为沿隧道纵向中线剖开的二维平面应变模型,采用刚体平动运动单元上限有限元法开展计算分析,获得了土体自重作用下地层临界失稳状态对应的隧道开挖面稳定性系数Ncr和有效间断线网破坏模式,以单元速度云图和速度矢量图形式呈现了典型破坏模式下速度场分布的特征。研究发现:对向开挖面间距比S/D对稳定性系数Ncr有显著影响,隧道埋深比H/D和土体内摩擦角Ф对其亦有影响。在转换间距比Str/D附近,稳定系数Ncr值差别不大,但破坏模式形态和范围差异明显。本研究为对向施工隧道贯通前的稳定性评价、选取合理预加固方案等工作提供理论支撑。 | 孙雁军 阳军生 杨峰 罗静静 | 2019 | 哈尔滨工程大学学报2019，40，7： | 4 |
| 10 | 考虑地表荷载和孔压效应的浅埋软岩隧道稳定性上限分析显示文摘考虑地表荷载和孔隙水等不利因素,运用Hoek-Brown破坏准则与极限分析上限法研究浅埋软岩隧道的稳定性问题。基于破坏模式,分析受力状态,根据外力功率和内能耗散率相等建立虚功率方程,得到浅埋软岩隧道围岩压力的上限解。将本文结果与规范解进行对比,良好的一致性验证了本文方法的正确性。研究结果表明:Hoek-Brown破坏准则参数、隧道埋深、洞径、地表荷载和孔隙水对围岩压力和破裂面位置均有不同程度的影响,尤其是Hoek-Brown破坏准则参数,影响非常显著。建议采用Hoek-Brown破坏准则分析计算浅埋软岩隧道的稳定性,更加合理、准确。 | 张佳华 张标 王卫军 张道兵 | 2019 | 铁道科学与工程学报2019，16，6： | 3 |
| 11 | 非线性破坏准则下浅埋隧道支护参数上限解显示文摘鉴于土体材料破坏准则的非线性以及参数离散的自然属性,针对浅埋隧道的稳定性问题,提出基于极限分析非线性理论的可靠度计算方法。研究结果表明:将非线性破坏准则退化成线性破坏准则后,本文计算结果与已有研究成果基本一致,验证了文中方法的正确性。在上限解分析中,土体的非线性系数对围岩压力以及破坏范围有很大影响,建议进行支护设计时必须考虑土体破坏准则的非线性,防止因支护力过小或安全系数不足而引发坍塌事故。在可靠度计算中,非线性系数是影响隧道结构可靠度的主要因素,针对非线性系数给出了浅埋隧道满足3种安全等级所需要的安全系数与支护力,为隧道设计规范进行了补充,也为今后浅埋隧道的支护设计提供了参考价值。 | 张佳华 张标 | 2018 | 铁道科学与工程学报2018，15，8： | 3 |
| 12 | 用非线性M-C破坏准则计算深埋硐室围岩压力上限解显示文摘在构建深埋硐室破坏机制的基础上,采用切线法将非线性Mohr-Coulomb破坏准则运用到极限分析上限法中,推导非线性Mohr-Coulomb破坏准则下深埋硐室围岩压力的上限解析解.结果表明:非线性系数、初始粘聚力是影响围岩压力的主要因素,效果非常显著,而侧压力比例系数、硐室断面尺寸以及轴向拉应力影响效果相对较小.针对深埋硐室的支护设计,采用非线性Mohr-Coulomb破坏准则进行计算更加科学. | 张道兵 王卫军 | 2017 | 矿业工程研究2017，32，4： | 1 |
| 13 | 考虑动态泥膜效应的盾构开挖面稳定理论研究显示文摘泥水盾构工法被广泛应用于高压富水复杂地质环境中修筑隧道,其中开挖面稳定控制是工程成败的关键,在盾构掘进时,由于刀盘不断旋转切削地层,开挖面上的泥膜处于“形成―破坏―再形成”的动态循环过程,泥膜透水性增强,这种动态泥膜作用下开挖面的稳定如何评价有待于进一步探索。对此,对泥水盾构掘进过程中的动态泥膜进行了分类,提出了考虑盾构运动和泥浆渗滤特征的动态泥膜理论。在此基础上,采用空间离散法将泥水压力引入旋转体模型,建立了考虑动态泥膜效应的开挖面稳定力学模型,提出了泥水盾构动态掘进过程中开挖面临界泥浆压力及泥浆支护效率评估方法,研究指出:当盾构在强渗透性地层中掘进时,在尽量提高泥浆成膜率的同时,应注重泥浆黏度调节,充分发挥渗透力支护作用,同时可适当提高盾构掘进速度并降低刀盘转速,有利于开挖面稳定控制。以泥浆成膜率、等效渗透系数为依据给出了泥浆支护效率设计图,研究工作对盾构掘进支护压力控制和泥浆配置有一定的借鉴意义。 | 金大龙 袁大军 | 2022 | 岩土力学2022，43，11： | 1 |
| 14 | 盾构隧道环向开挖面破坏机制及剪胀效应研究显示文摘采用刚性滑块构建两种圆形隧道失稳环向开挖面破坏模式,利用编制的非线性规划程序求解隧道失稳环向开挖面支护力系数σT/c(σT为均布支护荷载,c为有效黏聚力)最优上限解及地层破坏模式,揭示地层参数对隧道稳定性的影响,提出简单实用的极限支护力简化公式。研究结果表明:不排水条件下,当隧道埋深比H/D(H为埋深,D为隧道直径)和重度系数γD/c(γ为重度)较小时,破坏区域主要集中在隧道中上部,随着H/D和γD/c增大,滑移线起始位置沿着隧道轮廓逐渐向隧道底部扩展,破坏区域向水平方向扩展。排水条件下,地层破坏模式主要有3种。当内摩擦角φ和γD/c较大时,随着剪胀系数的减小,极限支护力和地层破坏范围变化较大,甚至可能引起破坏模式的改变。针对不同深度提出的极限支护力简化公式可快速获得隧道环向开挖面极限支护力。 | 张箭 戚瑞宇 宗晶瑶 丰土根 | 2022 | 岩土力学2022，43，7： | 1 |
| 15 | 浅埋盾构隧道开挖面被动失稳楔形体计算模型改进显示文摘以浅埋盾构隧道开挖面被动失稳模式为研究对象,对楔形体计算模型进行改进,提出了一种新的开挖面等效法,将楔形体计算模型里的倒棱台筒仓改进为倒圆台筒仓,推导了开挖面被动失稳极限支护压力计算公式。主要结论有:楔形体倾角(α)与土体内摩擦角(φ)有关,α最优值为40°-φ/2。通过与既有开挖面被动失稳的极限支护压力解析解及数值解对比,发现改进后的楔形体模型计算结果更接近数值解,说明本文推导的计算公式是可靠的。 | 叶友林 钱子杰 孙雅珍 路志旺 商诗健 陈桐民 | 2023 | 铁道建筑2023，63，12： | 0 |
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