高速列车振动荷载作用下马蹄形断面隧道动力响应特性分析     

杨文波  邹涛  涂玖林  谷笑旭  刘雨辰  晏启祥  何川 《岩土力学》2019,(9):3635-3644

为了研究马蹄形隧道在高速列车振动荷载作用下的动力响应特性,采用模型试验与数值模拟相结合的方法,以时域、频域分析为基础,采用频率响应函数和峰值振动加速度作为评价指标,分析了列车时速分别为300 km/h和350 km/h的单点振动荷载作用下的隧道结构动力响应规律。通过FLAC^3D计算软件建立三维数值模型,研究了高速列车移动荷载作用下隧道结构的动力响应特性。研究结果表明:在列车振动全频域扫频荷载作用下,隧道结构内部的动力响应不是沿隧道环向逐渐衰减,而是仰拱到拱脚处的响应出现一定的衰减,但拱腰到拱顶处却呈现出增大趋势;在40~200Hz频率范围内,圆形断面隧道结构的动力响应小于马蹄形断面隧道结构的动力响应,平均差值约为3.8 dB,表明隧道的断面形状对其结构的动力响应影响较大,在设计时应予以考虑;在列车移动荷载作用下,各监测点的加速度响应表现出明显的周期效应,列车经过时动力响应显著增大;移动荷载作用下隧道结构的峰值振动加速度较单点振动荷载作用下均有不同程度的增加,因此在研究列车振动荷载诱发的动力响应特性时应考虑列车的移动效应。  相似文献   

基于分数阶微积分的改进西原模型及其参数智能辨识     

徐国文  何川  胡雄玉  王士民 《岩土力学》2015,36(Z2):132-138

传统西原模型难以描述岩石的非线性加速流变特性,根据Riemann-Liouville分数阶微积分理论,采用分数阶黏壶及非线性黏塑性体NVPB(nonlinear viscoplastic body)模型,分别取代传统西原模型黏弹性体中的牛顿黏壶及黏塑性体,提出改进的西原模型,并推导出岩石在恒应力情况下的三维蠕变本构方程。模型采用基于流变阶段分解-粒子群-模拟退火算法相结合的智能算法对已有的试验数据进行反演,结果表明该模型能有效地反映岩石3个阶段的蠕变特征。通过对模型的敏感性分析发现,岩石的非线性渐变过程及加速蠕变阶段的快慢程度分别由分数阶导数的阶次及流变指数控制,传统西原模型是改进西原模型的一种特例。  相似文献   

北疆侏罗系与白垩系泥质砂岩物理力学特性对比分析及其能量损伤演化机制研究     

陈子全  何川  董唯杰  马杲宇  潘旭勇  裴成元 《岩土力学》2018,39(8):2873-2885

特殊的地理、气候条件及工程地质的复杂性决定了在北疆地区软岩地层中修建引水隧洞的设计施工难度较大。隧洞成拱效应与围岩自稳能力差,围岩渗透性强,遇水软化特性显著,极易产生软岩大变形甚至坍塌失稳灾害。为进一步研究北疆地区侏罗系与白垩系泥质砂岩的物理力学性质、遇水软化特性与能量损伤演化机制,开展了二者的单轴压缩、常规三轴与单轴蠕变试验。研究结果表明：两种岩石均富含黏土矿物,白垩系泥质砂岩的粒径分配更好,但其胶结程度较差,导致其强度稳定性与地层波速相对较低。低围压条件下,两者均以环向变形与体积扩容为主,但随着围压升高,其破坏模式由体积扩张过渡到体积压缩类型。高围压加载会造成岩石内部损伤,从而导致其抗压强度的降低。遇水后,两种岩石的延塑性与应变软化特性均明显增强,白垩系泥质砂岩的遇水软化特性更为显著。白垩系泥质砂岩的蠕变特性更为显著,两者的长期强度接近其单轴压缩损伤应力值。两种泥质砂岩的能量损伤演化过程均呈现S型变化规律,侏罗系泥质砂岩的能量硬化特性更为显著,白垩系泥质砂岩会更早地进入到能量硬化与能量软化阶段。  相似文献   

复杂巨型滑坡形成机制三维离散元模拟分析   总被引：3，自引：0，他引：3  

冯文凯  何川  石豫川  鲍立新 《岩土力学》2009,30(4):1122-1126

滑坡位于金沙江下游某拟建的大型水电站库区左岸,距坝址较近,总体积约为2 560万m3,属特大型滑坡,其稳定与否将直接威胁到大坝安全和水库正常运营。由于滑坡成因复杂,对其进行合理评价和科学预测尚有困难。为此,结合野外详细勘查资料的分析,对其形成机制进行了定性分析,认为主要以滑移-弯曲型为主,局部可能存在滑移-拉裂或蠕滑-拉裂变形。在此基础上,运用三维离散元数值模拟分析方法,再现了其变形破坏演化过程,进一步证实了其滑移-弯曲型变形破坏机制,很好地解释了主滑带低于现今河床、主滑体南侧边界比较模糊等原因,从而为其发展演化趋势、稳定性和危害性评价提供了有力依据。  相似文献   

盾构隧道壁后注浆扩散模式及对管片的压力分析   总被引：12，自引：2，他引：10  

叶飞  朱合华  何川 《岩土力学》2009,30(5):1307-1312

在假定注浆浆液为牛顿流体,并在盾尾间隙影响厚度范围内均匀柱面扩散的前提下,通过引入等效孔隙率替代土体本身的孔隙率来考虑建筑间隙的影响,对盾尾注浆和管片注浆2种情况下的浆液渗透范围及因注浆而对管片造成的压力进行了理论推导,得到了浆液扩散半径及对管片产生的压力计算式。结果表明,盾构隧道壁后注浆浆液的扩散半径及对管片产生的压力与注浆压力、注浆时间、土体特性及浆液性质等众多因素有关,盾尾注浆对管片产生的注浆压力小于管片注浆对管片产生的压力。在假定其他参数已知的条件下,通过一具体实例,讨论了盾尾注浆时浆液扩散半径及注浆对管片产生的压力与注浆压力及注浆时间的关系。结果显示,虽然增大注浆压力、延长注浆时间均能增大浆液的扩散半径及对管片产生的压力,但增长速度不尽相同。  相似文献   

并设小净距隧道爆破振动响应分析及控爆措施研究   总被引：3，自引：0，他引：3  

姚勇  何川 《岩土力学》2009,30(9):2815-2822

通过大量二维、三维数值模拟计算,分析了围岩、净距、埋深等条件对小净距隧道爆破振动特性的影响,研究了先行隧道不同支护体系、不同中岩墙加固措施及后行隧道不同施工方案等情况下,小净距隧道中后行隧道爆破开挖对先行隧道的影响。根据研究结果,提出了中岩墙加固宜采用注浆加固、先行隧道初期支护宜及时跟进并封闭、掏槽眼宜远离中岩墙以及开挖进尺不宜大于净距的1/3等小净距隧道爆破施工的控爆措施,以供小净距隧道爆破开挖设计、施工借鉴。  相似文献   

土压平衡式盾构掘削面支护压力特性分析   总被引：1，自引：0，他引：1  

方勇  何川 《岩土力学》2009,30(11):3528-3532

土压平衡式盾构隧道施工过程中,掘削面的支护压力严重影响着掘削面前方土体稳定性和变形。从理论上分析了掘削面前方土体的应力状态,并将其分为5类,根据支护压力的大小判定前方土体的稳定性。建立了三维有限差分模型,采用数值模拟的方法研究了掘削面支护压力与变形的关系。研究表明,在卸载情况下掘削面的支护压力与变形关系曲线具有抛物线特征,在加载情况下掘削面的支护压力与变形关系曲线具有双曲线特征,曲线的具体形态则与地层条件等因素有关。研究结果可为土压平衡盾构施工过程中支护压力的确定提供参考。  相似文献   

苍岭隧道岩爆预测的数值分析及初期支护时机探讨   总被引：3，自引：1，他引：2  

汪波  何川  俞涛 《岩土力学》2007,28(6):1181-1186

从隧道的开挖方式及开挖后洞周应力逐渐调整这一实际状况出发,选取了具有典型代表意义的断面进行数值分析,并预测整个计算范围内岩爆的状况。通过计算分析可知,随着应力释放系数的逐渐加大,岩爆发生的区域及等级不断增加。为有效防止或降低岩爆发生的可能,分析现场的监控量测资料后,确定了本隧道不同地段的最佳支护时机。  相似文献   

双线小净距隧道中岩墙力学特征及加固措施研究   总被引：7，自引：0，他引：7  

姚勇  何川  谢卓雄 《岩土力学》2007,28(9):1883-1888

采用二维弹塑性数值计算方法,对Ⅲ,Ⅳ,Ⅴ级围岩条件下平行布设的双洞隧道中夹岩墙受力、变形特点随隧道间距变化的情况进行了研究。研究结果表明,对于两隧道间距较小的小净距隧道,中夹岩墙的受力、变形极为不利,是设计、施工和监控量测的关键部位。同时研究了不同隧道埋深以及不同岩柱加固措施对小净距隧道中夹岩墙受力、变形特点的影响,为小净距隧道的支护设计、开挖方式、岩墙加固方式选取以及现场监控量测方案制定等提供指导。  相似文献   

南祁连造山带新元古代后碰撞岩浆作用:年代学和地球化学证据   总被引：1，自引：0，他引：1  

马建军  王珩  何川  王璐  王勤燕  陈能松 《地球科学与环境学报》2018,(2)

南祁连造山带南缘乌北地体中的柯柯沙花岗岩岩浆作用记录了中国西北部响应全球Rodinia超大陆汇聚过程中长时间的后碰撞花岗岩岩浆作用历史。柯柯沙花岗闪长岩和二长花岗岩的LA-ICP-MS锆石U-Pb定年获得其锆石结晶年龄分别为(861±9)~(863±4)Ma和(827±6)~(830±8)Ma,变质锆石年龄为(463±3)Ma。结合先期获得的年龄数据,柯柯沙花岗岩体可能为约860 Ma和810~830 Ma的两阶段岩浆作用产物。花岗闪长岩和二长花岗岩分别呈弱过铝质和弱—强过铝质的高钾钙碱性S型花岗岩特征,其岩浆形成于后碰撞阶段的伸展构造环境,源区岩石主要为变质杂砂岩,岩浆部分熔融温度约为800℃,压力在0.9~1.4GPa之间。综上所述,乌北地体主碰撞阶段结束于860 Ma之前。  相似文献