国家自然科学基金(50908171)
- 作品数：13 被引量：199H指数：9
- 相关作者：吕玺琳黄茂松王浩然李冯缔宋春霞更多>>
- 相关机构：同济大学中铁第四勘察设计院集团有限公司教育部更多>>
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- 相关领域：建筑科学天文地球交通运输工程理学更多>>
- 考虑渗流影响的盾构隧道开挖面稳定上限分析被引量：30
- 2013年
- 通过考虑渗流影响的弹塑性有限元分析,获得渗流条件下的开挖面破坏模式,对比无渗流条件下开挖面的破坏模式,分析渗流对开挖面破坏模式的影响。基于极限上限分析,对无渗流条件下的破坏模式进行改进,提出了适合渗流条件下盾构隧道开挖面稳定性分析的破坏模式,建立了考虑渗流影响的极限分析上限法,获得了渗流条件下维持开挖面稳定的总极限支护压力。结合算例验证了该方法的有效性,并将其用于钱江隧道工程实例分析。研究表明:渗流会影响开挖面破坏模式,但当水位线不高于地表时,这种影响可以认为是一定的与隧道直径和土体内摩擦角等因素无关。总支护压力的很大部分被用于平衡渗流力,且总支护压力值与地下水位线近似呈线性关系。
- 王浩然黄茂松吕玺琳周维祥
- 关键词：盾构隧道渗流开挖面稳定性数值模拟
- 非均质地基中平面应变隧道开挖面稳定上限分析被引量：25
- 2011年
- 非均质是软黏土地基中比较普遍的现象,而目前隧道开挖面稳定研究中比较成熟的理论主要是针对均质土体。因此,从塑性极限分析上限法的基本原理出发,采用平面应变隧道刚体平动破坏模式(多块体上限法),考虑软黏土地基的非均质性,推导了平面应变隧道极限支护压力关于隧道埋深、土体重度及土体强度的上限公式。通过与其他方法的比较分析,证明了极限分析方法在隧道开挖面稳定性方面的可行性;利用该方法的计算结果详细探讨了隧道开挖面稳定的影响因素;而且由计算结果可知,地基土的非均质性在影响隧道开挖面极限支护压力的同时,也影响着隧道开挖破坏面的位置和形状,为工程实践提供重要的理论依据。
- 宋春霞黄茂松吕玺琳
- 关键词：开挖面稳定
- 盾构隧道开挖面稳定极限理论研究被引量：79
- 2011年
- 基于村山氏极限平衡法和极限分析上限法研究了盾构隧道开挖面稳定性,推导了维持开挖面稳定的最小极限支护压力计算公式。类似于Terzaghi地基承载力的叠加原理,将极限支护压力表示为土体黏聚力、地表超载和土体重度三项贡献的叠加,并对各自影响系数进行了分析。分析结果表明,极限平衡法得到的黏聚力影响系数随土体内摩擦角增大而增大,随隧道埋深比增加而减小,地表超载和土体重度影响系数均随土体内摩擦角增大而减小,地表超载影响系数随隧道埋深比增加而减小,土体重度影响系数随隧道埋深比增大而增大。当内摩擦角较小时,极限分析法得到的三项系数与土体内摩擦角和隧道埋深比的关系表现出与极限平衡相同的规律,但当土体摩擦角达到一定值时,土体黏聚力和土体重度的影响系数则不再随隧道埋深比而变化,地表超载影响消失。极限分析法得到的极限支护压力及三项系数均低于极限平衡法,但更接近现有文献中的有限元数值模拟结果。
- 吕玺琳王浩然黄茂松
- 关键词：盾构隧道开挖面稳定支护压力
- 真三维状态下土体强度及变形分叉影响被引量：4
- 2011年
- 通过引入应力Lode角建立合理的角隅函数描述偏平面形状,对三维Mohr-Coulmb强度准则进行修正,使之能合理反映中主应力比对土体峰值内摩擦角的影响。修正后的准则在偏平面上的强度线与Lade-Duncan准则相似,但更具灵活性,预测结果更符合松砂真三轴试验结果。由于土体在加载过程中常发生应变局部化现象,导致其强度得不到充分发挥。基于非共轴塑性模型的分叉分析研究了应变局部化发生对土体强度发挥的影响,通过与密砂真三轴试验结果对比表明,分叉强度能合理反映在不同中主应力比条件下应变局部化发生对土体强度的降低作用。
- 吕玺琳黄茂松钱建固
- 关键词：砂土应变局部化真三轴
- 渗流条件下三维盾构隧道开挖面极限支护压力被引量：8
- 2013年
- 通过有限元数值模拟,对水位变化条件下盾构隧道开挖面的孔压分布特性进行了研究,并进一步分析了水位高度、隧道直径和隧道埋深对开挖面渗流力的影响,结果表明开挖面平均渗流力与水位高度近似呈线性关系。基于梯形楔形体模型,结合渗流数值模拟结果获得楔形体滑块边界上的平均渗流力,建立了考虑渗流影响的隧道开挖面总极限支护压力计算公式。与不考虑渗流影响的支护压力对比表明,总支护压力大部分用于平衡渗流力,且总支护压力随水位高度近似呈线性增长。将建立的模型用于钱江隧道工程,通过选取5个典型截面计算支护压力,获得了钱江隧道极限支护压力的变化规律。
- 吕玺琳李冯缔黄茂松焦齐柱胡雯婷
- 关键词：盾构隧道开挖面稳定支护压力渗流
- 层状各向异性无黏性土三维强度准则被引量：6
- 2011年
- 忽略黏性项,采用椭圆型角隅函数对Mohr-Coulomb准则进行三维化,建立了适合于无黏性土的三维强度准则,该准则能合理反映峰值内摩擦角随中主应力比的变化特性。以垂直与平行于土体沉积面方向的强度之比引入层状各向异性系数,并根据主应力轴与土体沉积面方向关系修正角隅函数,提出了一个适用于层状各向异性无黏性土的三维强度准则。通过研究其偏平面形状及峰值内摩擦角与中主应力比关系随层状各向异性系数的变化特性,表明该准则描述层状各向异性无黏性土强度的适用性。通过预测两组砂土真三轴试验结果,进一步地证实所提出强度准则的合理性。
- 吕玺琳黄茂松钱建固
- 关键词：无黏性土中主应力
- 粉砂地层盾构隧道开挖面稳定性离心试验及数值模拟被引量：34
- 2016年
- 通过开展离心模型试验,对干粉砂及饱和粉砂中盾构隧道开挖面的失稳破坏特性和极限支护压力进行了研究。通过远程控制开挖面土体位移,获得了支护压力与开挖面位移间的关系曲线及开挖面达到主动极限平衡状态时的破坏模式。2组干砂离心模型试验结果表明,当隧道埋深与隧道直径比从0.5增大到1时,开挖面破坏模式从整体坍塌破坏转变为烟囱状,但极限支护压力变化较小。饱和砂土中的试验表明,开挖面水平方向破坏范围相比在相同埋深干砂中的范围扩大,极限支护压力显著增加。对开挖面破坏过程进行三维弹塑性有限元数值模拟,获得了开挖面极限支护压力和破坏机制,所得结果与试验吻合较好。进一步通过数值模拟,分析了土体强度参数、隧道埋深及渗流对极限支护压力的影响规律。结果表明,渗流条件下开挖面破坏区域及极限支护压力均大于无渗流情况,极限支护压力随内摩擦角增大而减小,随隧道埋深增大而减小。
- 吕玺琳周运才李冯缔
- 关键词：盾构隧道开挖面稳定数值模拟
- 三维盾构隧道开挖面极限支护压力数值及理论解被引量：21
- 2012年
- 对盾构隧道开挖面稳定性进行三维弹塑性有限元数值模拟,获得了维持开挖面稳定最小极限支护压力随隧道埋深比及土体强度参数的变化特性.将极限支护压力值表示为土体粘聚力、上覆荷载、土体重度与其影响系数乘积的三项叠加,并通过数值模拟获得了各影响系数随隧道埋深比及土体内摩擦角的变化规律.利用数值模拟结果对三维楔形体模型进行对比验证,结果表明楔形体模型得到的各影响系数在规律上与数值模拟结果相符,但在数值上,土体重度影响系数与数值模拟结果更接近,而粘聚力和上覆荷载影响系数则存在一定偏差.
- 吕玺琳李冯缔黄茂松万家亮
- 关键词：盾构隧道开挖面稳定数值模拟
- 基于非局部塑性模型的应变局部化理论分析及数值模拟被引量：3
- 2011年
- 通过求解一个第二类Fredholm方程,得到了基于非局部塑性软化模型的应变局部化问题理论解,结果表明,只有在当采用过非局部修正形式的非局部塑性软化模型才能得到应变局部化解,且得到的塑性应变分布和荷载响应依赖于所引入的特征长度及过非局部权参数。通过一维应变局部化有限元数值解,验证了非局部理论的引入能克服计算结果的网格敏感性,塑性应变分布和荷载响应计算结果随着网格细化趋近于理论解。将非局部塑性软化模型用于双轴应变局部化试验数值模拟,并分析了非局部理论引入的参数对计算结果的影响及计算过程的收敛特性。
- 吕玺琳黄茂松
- 关键词：应变局部化
- 非均质黏土地基中平面应变隧道最小支护压力数值模拟被引量：9
- 2010年
- 土体由于沉积而具有天然的非均质性,但关于非均质地基中隧道开挖面稳定性的研究却很稀少,在实际盾构隧道工程中均按均质地基对待。但这一简化并没有考虑非均质性对保持开挖面稳定所需最小支护压力的有利作用,以及对破坏模式的影响。故文中采用基于tresca准则的弹塑性有限元法来研究黏聚力随深度线性变化的纯黏土地基中平面应变隧道的开挖面稳定性,模拟了土体失稳渐进破坏的全过程。最终验证了无量纲化的有效性,得到了各种工况时保持土体稳定的最小支护压力值,并发现了黏聚力线性变化斜率对深埋隧道破坏模式的影响,可为理论分析和工程实践提供依据。
- 周维祥黄茂松吕玺琳
- 关键词：开挖面稳定非均质破坏模式数值模拟
