A rigorous semi‐analytical solution for undrained cylindrical cavity expansion in critical state soils          下载免费PDF全文

Apostolos Vrakas 《国际地质力学数值与分析法杂志》2016,40(15):2137-2160

This paper presents a generalized, rigorous and simple large strain solution for the undrained expansion of a vertical cylindrical cavity in critical state soils using a rate‐based plasticity formulation: the initial stress field is taken as anisotropic, that is with horizontal stresses that differ from the vertical stress, and the soil is assumed to satisfy any two‐invariant constitutive model from the critical state (Cam‐clay) family; no simplifying assumption is made during the mathematical derivation; calculating the effective stresses around the cavity requires the solution of a nonlinear equation by means of the Newton–Raphson method in combination with quadrature. Cavity expansion curves and stress distributions in the soil are then presented for different critical state models (including the modified Cam‐clay model). The solution derived can be useful for estimating the instantaneous response of saturated low‐permeability soils around piles and self‐boring pressuremeters and can serve as trustworthy benchmark for numerical analysis codes. Copyright © 2016 John Wiley & Sons, Ltd.  相似文献   

Application of the exact constitutive relationship of modified Cam clay to the undrained expansion of a spherical cavity     

Vincenzo Silvestri  Ghassan Abou‐Samra 《国际地质力学数值与分析法杂志》2011,35(1):53-66

The modified Cam clay (MCC) model is used to study the response of virgin‐compressed clay subjected to undrained triaxial compression. The MCC constitutive relationship is obtained in a closed form. Both elastic and plastic deviatoric strains are considered in the analysis. The solution allows to obtain total and effective stress paths followed by the clay in undrained spherical expansion. Pore water pressures are determined from the difference between total and effective mean stresses. For illustration purposes, the analysis is also applied to the well‐known reconstituted normally consolidated London clay and the results are compared with the recently published data obtained by a numerical approach. In addition, the Almansi large strains are used in the analysis, as these allow to obtain limit expansion and pore pressures, whereas both small‐strain and logarithmic‐strain approaches do not permit to determine them. Copyright © 2010 John Wiley & Sons, Ltd.  相似文献   

富水管道型岩溶隧道衬砌结构力学响应特征研究     

樊浩博  周定坤  刘勇  宋玉香  朱正国  朱永全  高新强  郭佳奇 《岩土力学》2022,43(7):1884-1898

对于围岩中存在管道型溶腔的岩溶隧道而言,受地表强降雨及地下水的影响,管道型溶腔内极易积聚高水压力,进而引发衬砌开裂、渗漏水及涌水病害。为了探明管道型溶腔中高水压力对衬砌结构的影响,开展了富水管道型岩溶隧道衬砌结构力学响应模型试验,对不同溶腔位置及不同水头高度影响下的衬砌结构内力特征进行了研究。基于此,建立扩展工况的数值计算模型,进一步探究了不同溶腔直径、溶腔位置及溶腔水头高度对衬砌结构内力的影响。结果表明：当隧道周围存在管道型溶腔时,与溶腔接触位置的衬砌内侧承受较大的正弯矩,为衬砌结构的最不利受力位置;随着溶腔直径和溶腔内水头高度的增加,衬砌内力显著增大;溶腔所在位置影响着衬砌内力的分布,当溶腔位于隧道拱顶时,衬砌结构的抗水压能力最小。研究结果可为管道型岩溶隧道的结构设计及安全施工提供借鉴。  相似文献   

基于相似性原理超固结土不排水扩张半解析解     

李镜培  刘耕云  周攀 《岩土力学》2022,43(3):582-590

在实际工程中,土体往往因卸载、再加载等复杂应力路径而处于超固结状态,而现有的圆孔扩张问题的计算模型往往不能反映超固结土中剪胀、软化等一些特殊性质。为了解决这一问题,基于相似性原理和统一硬化（UH）模型,结合相关联的流动法则和大变形理论,采用相似求解技术求解了超固结土不排水扩张问题的半解析解答。通过理想化算例分析了圆孔扩张挤土产生的应力和孔压响应,并通过分析不同超固结比OCR的土体应力路径的变化规律,讨论了UH模型的适用性。结果表明：对于轻超固结土,空腔周围土体孔压在塑性区沿径向单调递减,随着OCR增大,塑性区内孔压分布呈现出“S”形的趋势,孔壁附近的孔压逐渐减小,孔壁周围甚至出现负孔压。随着OCR增大,压力?扩张曲线收敛变慢。在扩孔过程中正常固结土一直处于剪缩硬化阶段。而对于超固结土,土体则经历了临界状态→剪胀硬化阶段→临界（特征）状态→剪缩硬化阶段。该研究成果不仅丰富了相似求解技术的应用,而且为超固结土中桩基承载力、隧道围岩变形预测和原位测试参数等岩土工程问题的计算提供了理论依据。  相似文献   

基于波动方程正演对九龙山地区茅口组地震响应特征识别研究     

闻星宇 《地质与勘探》2021,57(2):402-412

九龙山构造位于四川盆地西北部旺苍县和苍溪县境内,该构造具有构造规模大、隆起幅度高、保存条件好、纵向上多产层、钻井显示丰富等特点。本文主要针对九龙山构造范围内下二叠统茅口组储层的地质模型和正演结果,明确储层发育位置,找到对应的地震相特征,并对储层进行分级评价。通过测井响应特征、储集空间、储层厚度、曲率等综合分析,用波动方程正演模拟预测下二叠统茅口组地震响应特征。正演结果表明茅口组孤立溶洞型储层的地球物理响应特征为同相轴串珠状上拉、振幅减弱;茅口组缝洞系统储层的地球物理响应特征为茅口组顶界同相轴"扭曲断续、下拉"。在此基础上总结了孤立溶洞和缝洞系统两种地震响应识别模式,为储层的预测提供了参考依据。  相似文献   

三维顶板斜向驱动方腔流有限元并行计算     

王吉飞  万德成 《海洋工程》2015,33(2):1-12

基于PETSc FEM开源代码,采用分步有限元算法和区域分解法,并行计算了不同雷诺数下的三维顶板斜向驱动方腔流问题。计算结果表明,当顶板沿其对角线方向运动时,流体与下游侧壁发生斜向碰撞后在下游对角处汇聚并形成射流,该射流在与底面、上游侧壁碰撞后形成较为复杂的涡流结构。雷诺数大小对三维顶板斜向驱动方腔流的涡流场结构形态具有重要影响。并行性能分析表明区域分解法能有效地提高三维粘性方腔流的计算速度。  相似文献   

低漂移外腔半导体激光器驱动电路的设计     

刘杰  阮军  马杰  张首刚 《时间频率学报》2009,32(2):96-102

针对自制的852nm外腔半导体激光器,设计了一套低漂移的外腔半导体激光器驱动电路。通过恒温控制模块控制激光二极管的温度,高稳恒流源驱动激光二极管,外腔温控电路用于外腔的温度控制,高压恒压源控制外腔中压电陶瓷的长度。阐述了各部分电路的工作原理,并为降低激光器的频率漂移对电路做了优化。测试结果显示,1h内激光器频率漂移降为15MHz。  相似文献   

模袋袖阀管压密注浆的注浆压力理论计算方法研究     

张浩  施成华  彭立敏  雷明锋 《岩土力学》2020,41(4):1313-1322

针对常规注浆施工中串浆、跑浆严重，对地层加固效果不理想的现状，模袋袖阀管注浆技术开始在隧道超前注浆施工中得到应用，但目前模袋注浆压力的确定多以经验为主。考虑模袋在注浆过程中始终保持柱形扩张，同时在周围被挤密土体中形成一个由弹性区和塑性区组成的应力影响区。基于弹塑性理论，考虑在周围土体的塑性影响区内采用非关联流动法则，推导得到了表征模袋注浆过程中浆体初始半径R0、浆体现时半径Ru和土体塑性区半径Rp之间关系的表达式，由此可以解出模袋注浆压力P的理论计算公式。参数分析结果表明：模袋注浆压力值受土体弹性模量、内摩擦角、黏聚力和初始应力的影响显著。将所得的模袋注浆压力理论计算公式应用于人民会堂站的模袋袖阀管注浆工程中，由浆体扩张半径Ru随注浆压力P的变化规律可以得出：当浆液对周围土体的挤密效果最佳时,模袋注浆压力 ，浆体最终扩张半径R' = 20 cm。注浆效果检验结果表明：模袋注浆膨胀构造的止浆岩盘成功实现了对浆液扩散的控制，达到了预期的控域注浆效果。  相似文献   

"接触问题"引起的隧道病害分析   总被引：7，自引：0，他引：7  

宋瑞刚  张顶立 《中国地质灾害与防治学报》2004,15(4):69-72,81

衬砌裂损是隧道病害中常见的问题，也是严重威胁结构安全的一个重要因素。除了温度变化、水害、衬砌本身的强度和厚度不足以及混凝土耐久性降低外，隧道围岩压力变化是衬砌产生裂损直至破坏的主要原因。文章针对铁路运营隧道病害的检测结果，对衬砌背后空洞进行平面弹塑性计算分析，得出不同位置、不同大小的空洞以及空洞群对结构各截面安全系数影响的系统认识，明确提出衬砌结构与围岩结合的不紧密性是恶化衬砌受力条件、造成围岩进一步松动、进而造成衬砌裂损的一个重要原因。文章还对直墙式及曲墙武衬砌所受到的不同影响进行了比较分析。认为曲墙武衬砌拱部结构能较好地将内力传递给边墙，由边墙部分承受较大的水平抗力，优化了整体结构的受力，从而降低背后空洞对衬砌结构的影响。通过对计算结果的系统分析和研究，合理解释了实际检测中的问题。  相似文献   

SOHM-4型氢原子钟的设计改进与初步性能   总被引：1，自引：3，他引：1  

彭科  张燕军  张为群  张一平  蔡勇  翟造成 《时间频率学报》2004,27(1):41-47

氢原子钟是一种最稳定的 (除极短测量时间间隔之外 )频率标准 ,但是环境温度变化及微波谐振腔老化会引起原子钟输出频率的变化 ,从而导致氢原子钟长期性能变差。为了减小这些影响 ,可借助一种自动调谐器来确保谐振腔的频率始终工作在所需的频率上 ,并采用新的温度控制系统来改善氢原子钟的长期性能。针对这些年来许多氢钟出现的有关问题 ,上海天文台在借鉴国外氢钟实验室经验的基础之上 ,对原有氢钟进行了技术改造 ,并为国家授时中心研制了SOHM - 4型氢原子钟。对该型氢原子钟技术改造特点作了介绍 ,并给出了期望的性能指标及初步的测试结果  相似文献