扁平大跨度公路隧道松动荷载计算方法探讨   总被引：6，自引：0，他引：6  

曲海锋  朱合华  蔡永昌 《岩土力学》2008,29(4):989-994

确定松动荷载的方法多为规范法和理论公式法,这些方法都建立在对以往隧道松动荷载统计和分析的基础上。双洞八车道扁平大跨度公路隧道是近几年发展起来的一种隧道形式。由于其跨度增加、扁平率降低,现有松动荷载的算方法是否适用于双洞八车道公路隧道,已成为隧道建设者面对的重要问题之一。以广州龙头山双洞八车道公路隧道为研究背景,概括和总结了各种松动荷载的计算方法;应用这些方法计算龙头山隧道的松动压力,分析和对比计算结果,并通过数值计算和实测围岩压力对各种方法的合理性进行了分析;根据各种方法的产生背景和内容,分析其各自的适用性;根据研究结果,对扁平大跨度公路隧道进行了适应性分析和讨论。  相似文献   

非连续子母块体理论模型研究(Ⅰ):基本理论   总被引：1，自引：1，他引：0  

王士民  朱合华  蔡永昌 《岩土力学》2010,31(7):2088-2094

对节理岩体的非连续变形与破坏失稳的数值模拟分析是目前岩土力学与工程领域中的前沿课题之一,岩体由节理裂隙以及由其切割而成岩石块体组成,介于连续与非连续之间,由于其内部结构的不确定性造成了其宏观力学行为的复杂性。在讨论了岩体破坏失稳的研究尺度的基础上,从多尺度耦合的角度出发,同时考虑连续问题、非连续问题以及连续问题向非连续问题转化,提出了非连续子母块体理论模型。在非连续子母块体理论模型中,假定岩体与岩体内部被层理、节理等结构面所切割而成的岩石块体均属于宏观尺度,把宏观的岩石块体定义为母块体,用假想的人工节理将其继续分为若干更小的块体,更小的块体称为子块体,子块体为各向同性的均质体,并且在计算中不再发生破坏分解为更小的块体,作为计算分析的基本单元,子块体的研究尺度属于细观尺度。模型也重新定义了子块体间的接触,并将其划分为连续接触与非连续接触两种类型,连续接触在一定条件下发生破坏转化为非连续接触;采用增广拉格朗日乘子法对子块体间的接触进行处理,能够计算出准确的弹簧接触力。  相似文献   

Biot固结有限元方程组的病态规律分析     

丁洲祥  龚晓南  朱合华  蔡永昌  李天柱  唐亚江 《岩土力学》2007,28(2):269-273

针对Biot固结有限元方程组的病态问题，采用正交试验和量纲分析法探讨病态性的变化规律及其影响因素。主要考虑单元平均尺寸、时间步长、压缩性和渗透性等4个因素的影响。分别提出2组相互独立的相似准则，在此基础上得到2个新的无量纲量，并将其用于分析Biot固结有限元方程组系数矩阵的条件数的变化规律。结合算例进行参数分析结果表明，对病态程度的敏感性由大到小依次为单元平均尺寸、时间步长、压缩性和渗透性；单元平均尺寸太小会使病态加剧；随着2个无量纲量的增大，病态程度呈现单调增加的趋势。其结果为深化对Biot固结数值分析病态问题的认识提供有益参考。  相似文献   

高压引水隧洞衬砌的透水设计研究   总被引：3，自引：0，他引：3  

李新星  蔡永昌  庄晓莹  朱合华 《岩土力学》2009,30(5):1403-1408

国内大都采用荷载结构法及限裂设计的方法对水工高压隧洞的衬砌进行不透水设计。而实践证明,不透水设计并不适合于高压引水隧洞,它将导致过高的配筋量。目前,国内水工高压隧洞结构透水设计尚无适用的规范可循,因此,有必要寻求一种合理、安全的透水设计方法。针对水工高压隧洞,基于体力理论,提出一种对衬砌结构进行透水设计的有限元计算方法,并将其应用于某水电站工程。该方法可模拟隧洞的施工过程和运营检修工况,考虑渗流场和应力场的直接耦合作用,根据内力值计算衬砌裂缝的开展宽度以及相应的配筋量等。通过对比分析,说明在衬砌透水设计中隧洞满水状态为对其进行配筋的控制工况,且结果更符合工程实际,并能大大节省配筋量。  相似文献   

无网格自然单元法在弹塑性分析中的应用   总被引：8，自引：1，他引：7  

朱合华  杨宝红  蔡永昌  徐斌 《岩土力学》2004,25(4):671-674

无网格自然单元法在构造位移插值函数时不需要单元的信息,只需要结点的信息,在裂纹扩展模拟、材料非线性分析、几何非线性分析以及三维计算等方面具有广阔的应用前景。阐述了将无网格自然单元法应用于结构弹塑性分析的过程和基本理论,给出了其位移插值函数的构造过程,并将其结果与常规的有限单元法进行对比,证明了该方法用于弹塑性分析的优越性。  相似文献   

岩土工程数值计算中的无网格方法及其全自动布点技术   总被引：14，自引：3，他引：11  

蔡永昌  朱合华 《岩土力学》2003,24(1):21-24

自然单元法采用无网格的思想全域构造插值函数,它的求解精度高,计算时间少,可准确地施加边界条件,兼具有无网格法和有限单元法的优点和特点,是一种理想的用于岩土及地下工程分析计算的数值方法。文中简要地介绍了自然单元法的基本理论,并针对岩土及地下工程问题特点,给出了一种无网格离散点的全自动布置方法。  相似文献   

非连续子母块体理论模型研究(Ⅱ):实例分析     

王士民  朱合华  蔡永昌 《岩土力学》2010,31(8):2383-2388

依据第Ⅰ部分所提出的非连续子母块体理论模型,应用Visual C++语言开发了基于Windows的面向对象的非连续子母块体计算分析模块。通过斜面滑块、两块体相互作用、悬臂梁端部受力等算例验证了所提出的非连续子母块体理论模型及所开发的计算分析模块的可行性与有效性。将开发的计算分析模块应用于石拱桥受极限荷载发生破坏失稳的工程实例中,通过与其他算法的计算结果进行对比讨论,证明了非连续子母块体理论模型在处理材料破坏问题方面的优越性。  相似文献   

曲率半径对临时支护及核心土的受力影响分析   总被引：2，自引：0，他引：2  

曲海锋  朱合华  蔡永昌 《岩土力学》2008,29(7):1778-1782

双侧壁导坑方法开挖面积小,能够将大断面隧道简化为几个小跨度的导洞隧道,增加了隧道的整体稳定性,是特大断面大跨度公路隧道推荐采用的开挖方法之一。但目前并没有统一标准的双侧壁导坑断面的设计方法,核心土临时支护曲率半径形式的设计具有较大的主观性。而实践表明,临时支护的曲率形式对于核心土和导洞的稳定性影响至关重要。以广州龙头山双洞8车道公路隧道为依托,在相同的边界条件下,通过数值计算、实测数据和现场实例,深入分析核心土临时支护的合理曲率形式。其结果旨在为大断面大跨度公路隧道设计的优化提供借鉴和参考。  相似文献   

自由边界形状与近边界裂纹相互作用模型研究   总被引：2，自引：1，他引：1  

方恩权  蔡永昌  朱合华 《岩土力学》2009,30(11):3318-3323

大量的研究表明, 岩爆发生条件与岩石的力学性能有关。岩体中微裂纹的形成、扩展和汇合对岩体的力学性能产生显著影响,可以导致材料的逐渐劣化直至破坏。对于单轴压缩的岩石试件,其破坏型式主要是微裂纹的摩擦滑移、自相似平面扩展和弯折扩展。基于断裂力学机制,对单轴压缩荷载下3种不同边界形状,即直边、凸形、凹形情况下近边界原生斜裂纹的扩展进行了理论研究,并运用FLAC数值模拟技术,建立了基于Interface界面单元的裂纹扩展数值模型。近直边界及凸形边界情况的裂纹扩展使用梁渐近模型来解析薄片岩层的屈曲断裂问题,对于近凹形边界情况给予简化,提出了裂纹－圆－椭圆相互作用的修正模型并进行理论分析。研究结果表明,基于Interface界面单元的裂纹扩展的数值模型正确,解析解与数值解吻合较好,相应的梁渐近模型及裂纹-圆-椭圆模型可以合理地分析应力调整过程中裂纹的扩展和裂纹与不同洞室表面形状的相互作用问题,为岩爆工程及理论研究提出了新的理论依据。  相似文献   

连拱隧道施工过程的三维空间效应模拟与分析     

李新星  朱合华  丁文其  蔡永昌 《岩土力学》2006,27(Z1):256-260

采用三维有限元方法动态模拟了连拱隧道的施工过程,并分析和探讨了隧道在开挖过程中围岩变形的时空效应以及左右洞施工的相互影响。分析结果表明,对单洞施工,开挖面对围岩变形的影响范围为其前后方2.5 B（B为隧洞净宽）;考虑右洞开挖,对左洞围岩位移的影响范围分别为开挖面前方（未开挖）2 B和开挖面后方（已开挖）1 B。最后分析了拱顶最大沉降量随开挖面推进的变化和产生的位置以及右洞开挖的影响。  相似文献