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Hoek-Brown破坏准则求解圆形硐室塑性区半径与修正的芬纳公式比较 被引量:21
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作者 曾钱帮 王恩志 王思敬 《沈阳建筑大学学报(自然科学版)》 EI CAS 2008年第6期933-938,共6页
目的为定量确定围岩塑性区半径和给支护锚杆的深度设计提供科学依据.方法以Hoek-Brown破坏准则为极限平衡条件,推求侧压力系数为1.0时圆形硐室理想弹塑性围岩的弹塑性应力和塑性区半径,运用Mohr-Coulomb准则直线拟合Hoek-Brown准则曲... 目的为定量确定围岩塑性区半径和给支护锚杆的深度设计提供科学依据.方法以Hoek-Brown破坏准则为极限平衡条件,推求侧压力系数为1.0时圆形硐室理想弹塑性围岩的弹塑性应力和塑性区半径,运用Mohr-Coulomb准则直线拟合Hoek-Brown准则曲线和面积差补方法,求取等效的岩体Mohr-Coulomb强度参数后,建立相对塑性区半径随支护力和地质强度指标变化的二元非线性回归数学模型,并与源自于Mohr-Coulomb强度准则为屈服条件的修正的芬纳公式进行比较研究.结果支护力每增加1.0 MPa,就可确保地质强度指标降低10-20的岩体中不会出现塑性区.在支护力较小和岩体质量较差情况下,采用Hoek-Brown破坏准则推导得出的塑性区半径和修正的芬纳公式计算得出的塑性区半径差别稍大.相对塑性区半径与地质强度指标都呈负乘幂函数关系,随着支护力的增大,塑性区半径随着岩体质量等级的升高而下降的趋势逐渐变缓.建立的相对塑性区半径随地质强度指标和支护力变化的二元非线性回归数学模型简明,使支护力连续变化,提高了工程实用性.结论在岩体质量较差情况下,锚杆深度取1.8-3.0倍硐半径为宜. 展开更多
关键词 Hoek-Brown破坏准则 地质强度指标 相对塑性区半径 Mohr-Coulomb强度准则 修正的芬纳公式
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锚杆支护下深埋圆形洞室塑性区半径的近似解 被引量:5
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作者 刘新荣 黄明 +2 位作者 祝云华 王吉明 袁飞 《重庆大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第5期573-576,共4页
基于无支护条件下深埋圆形洞室塑性区半径的经典求解公式,导出了塑性区半径与围岩单轴抗压强度和黏聚力之间的关系式,进行了围岩体内摩擦角和黏结强度对塑性区半径的影响敏感性对比分析,得出黏聚力对塑性区半径的影响比内摩擦角对其影... 基于无支护条件下深埋圆形洞室塑性区半径的经典求解公式,导出了塑性区半径与围岩单轴抗压强度和黏聚力之间的关系式,进行了围岩体内摩擦角和黏结强度对塑性区半径的影响敏感性对比分析,得出黏聚力对塑性区半径的影响比内摩擦角对其影响敏感性强。基于国内外学者对黏结式锚杆加固机理研究成果,导出了深埋圆形洞室锚杆支护条件下塑性区半径的近似计算公式,通过具体算例进行分析,结果表明:开挖半径一定情况下,锚杆支护下深埋圆形洞室的塑性区半径的大小不仅跟岩石本身特性有关,而且跟锚杆的规格、力学性能及布置情况都存在关系。 展开更多
关键词 锚杆支护 深埋洞室 围岩 塑性区半径
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基于最小塑性区半径准则的岩石裂纹起裂规律 被引量:5
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作者 高玮 崔爽 +3 位作者 肖婷 陈新 周聪 胡承杰 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第10期3193-3202,共10页
岩石的变形破坏过程实质是内部裂纹不断产生、演化和扩展的过程,研究岩石中多裂纹的起裂规律对岩体工程的稳定性具有重要的理论意义和工程价值。裂纹尖端塑性区的存在是材料抵抗断裂的重要因素,裂纹尖端塑性区对裂纹的起裂扩展影响很大... 岩石的变形破坏过程实质是内部裂纹不断产生、演化和扩展的过程,研究岩石中多裂纹的起裂规律对岩体工程的稳定性具有重要的理论意义和工程价值。裂纹尖端塑性区的存在是材料抵抗断裂的重要因素,裂纹尖端塑性区对裂纹的起裂扩展影响很大。为了考虑裂纹尖端塑性区对岩石裂纹起裂规律的影响,基于摩尔-库伦强度准则推导了二维应力状态下岩石裂纹尖端塑性区尺寸的计算公式,并考虑塑性区内材料的硬化对其进行了修正,然后基于最小塑性区半径准则得到了岩石中裂纹的起裂角及起裂荷载。最后,基于理论计算,分析了裂纹长度比、裂纹倾角和裂纹间距对裂纹起裂规律的影响。结果表明:平面应力状态下受压裂纹的起裂角为定值70.43°,平面应变状态下受压裂纹的起裂角随硬化系数和泊松比的增大而增大;受压裂纹的起裂荷载与裂纹长度比呈反比,与裂纹间距呈正比,且随裂纹倾角增加先减小后增大,其极值点与裂纹面的摩擦效应有关;中心裂纹对裂纹长度比和裂纹间距最敏感,外裂纹内尖端次之,外裂纹外尖端对裂纹长度比和裂纹间距最不敏感;受压裂纹的起裂荷载与裂纹面的摩擦因数和闭合度有关,相同条件下,张开型受压裂纹起裂荷载小于完全闭合型受压裂纹的起裂荷载,且平面应力状态下的起裂荷载大于平面应变状态下的起裂荷载。 展开更多
关键词 裂纹起裂 岩石 最小塑性区半径准则 起裂荷载 裂尖塑性
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非静水压巷道塑性区半径的复变函数实用解答与应用扩展 被引量:1
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作者 张常光 李宗辉 +2 位作者 孟祥忠 王晓轮 李天斌 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第12期2438-2444,共7页
针对非静水压力作用下圆形巷道的非圆塑性区边界线求解,首先通过类比提出围岩弹性区应力的简洁复变函数,基于理想弹-塑性模型和Mohr-Coulomb准则并利用围岩弹塑性交界线处的应力连续条件,建立了巷道塑性区半径的复变函数实用解答,其次... 针对非静水压力作用下圆形巷道的非圆塑性区边界线求解,首先通过类比提出围岩弹性区应力的简洁复变函数,基于理想弹-塑性模型和Mohr-Coulomb准则并利用围岩弹塑性交界线处的应力连续条件,建立了巷道塑性区半径的复变函数实用解答,其次采用弹-脆-塑性模型和统一强度理论以考虑围岩强度的峰后脆性下降与中间主应力效应,推导了巷道塑性区半径的复变函数扩展解答,最后给出所得解答的适用条件,并与文献理论解答和实测结果进行对比。研究结果表明:所得复变函数实用解答具有显式解析表达和易于计算分析等优点,其正确性与精度得到文献摄动解和高精度复变函数解的充分性验证;所得扩展解答保留了原实用解答的所有优点,能合理描述围岩强度的峰后脆性下降与中间主应力效应而工程应用前景广阔,与深埋巷道实测松动圈吻合良好。 展开更多
关键词 非静水压力 巷道塑性区半径 复变函数 峰后脆性 中间主应力效应
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考虑空间约束效应的隧道塑性区半径解析研究 被引量:1
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作者 姚毅 来弘鹏 +1 位作者 张秦 刘禹阳 《铁道学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第8期176-183,共8页
为体现围岩塑性区扩展与隧道掘进之间的动态关系,基于空间约束效应等效模型对Mohr-Coulomb准则和广义Hoek-Brown准则下塑性区半径公式进行修正。讨论空间约束效应合理等效函数的选取,给出约束范围的定量求解方法,并结合文献中3种代表性... 为体现围岩塑性区扩展与隧道掘进之间的动态关系,基于空间约束效应等效模型对Mohr-Coulomb准则和广义Hoek-Brown准则下塑性区半径公式进行修正。讨论空间约束效应合理等效函数的选取,给出约束范围的定量求解方法,并结合文献中3种代表性岩体进行算例验证,进一步总结空间约束效应与围岩属性、隧道支护力之间的关系,最终揭示了空间约束效应的本质属性。对比考虑约束效应影响下,2个修正后的塑性区半径公式间的关联性与适用性。研究结果表明,空间约束效应决定了塑性区的发展路径,但不会影响塑性区上限值,不同围岩条件下约束范围各异,而非固定的5倍洞径。为准确预测塑性区扩展规律,应根据围岩情况选取适宜的强度准则,在岩体参数c、φ等效基础上,硬岩条件下,可任意选用Mohr-Coulomb准则或广义Hoek-Brown准则;软岩条件下,采用广义Hoek-Brown准则比Mohr-Coulomb准则计算的塑性区范围大。 展开更多
关键词 隧道工程 空间约束效应 塑性区半径 塑性发展路
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基于统一强度理论的远场受拉孔洞塑性区半径解
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作者 王娟 赵均海 孙珊珊 《塑性工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2014年第3期5-9,共5页
采用统一强度理论考虑中间主应力和材料SD效应的影响,借鉴应变梯度理论对平面受拉孔洞进行弹塑性分析,得到相应塑性区半径计算公式和相关影响因素。结果表明,材料拉压强度比α值和强度参数b值对孔洞塑性区半径r0有较大影响,与b=0时相比,... 采用统一强度理论考虑中间主应力和材料SD效应的影响,借鉴应变梯度理论对平面受拉孔洞进行弹塑性分析,得到相应塑性区半径计算公式和相关影响因素。结果表明,材料拉压强度比α值和强度参数b值对孔洞塑性区半径r0有较大影响,与b=0时相比,b=1时r0值减小了20%;当孔洞尺寸为微米量级时,考虑应变梯度理论的塑性区半径解与经典塑性解有明显差异,且孔径α和材料硬化指数m越大,孔洞塑性区半径r0越大。改变统一强度理论参数获得一系列计算结果,计算结果合理,且具有一定的统一性和实用价值。 展开更多
关键词 统一强度理论 中间主应力 孔洞 塑性区半径
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考虑应变软化特性的隧道围岩位移与塑性区半径解析解计算 被引量:2
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作者 胡涛涛 刘可萌 高咸超 《科学技术与工程》 北大核心 2023年第19期8411-8418,共8页
为探究富水软岩隧道开挖后围岩位移与塑性区半径的变化情况,依托渭武高速木寨岭公路隧道,基于“直-曲-直”围岩软化模型推导出卡斯特耐尔拓展公式;运用有限差分软件FLAC3D建立了不同含水率下三台阶七步开挖法施工木寨岭隧道的数值模型;... 为探究富水软岩隧道开挖后围岩位移与塑性区半径的变化情况,依托渭武高速木寨岭公路隧道,基于“直-曲-直”围岩软化模型推导出卡斯特耐尔拓展公式;运用有限差分软件FLAC3D建立了不同含水率下三台阶七步开挖法施工木寨岭隧道的数值模型;采用拓展的卡斯特耐尔公式和经典卡斯特耐尔公式以及数值模拟对围岩位移和塑性区半径进行对比分析。研究结果表明:随着含水率升高,围岩的强度降低,塑性区半径和位移也增大;采用本拓展公式计算Ⅴ级围岩段的塑性区位移和半径分别为52.5 cm和19.47 m,与相同含水率下数值模拟所得的结果56 cm和22 m更为接近。 展开更多
关键词 炭质板岩 卡斯特耐尔公式 围岩位移 塑性区半径
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注浆支护深度对非等压圆形巷道围岩塑性区半径的影响
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作者 王攀 王卫军 +1 位作者 袁超 范磊 《矿业工程研究》 2023年第2期29-36,共8页
随着煤矿开采水平的不断提高,我国许多矿区陆续进入深部开采阶段,深部围岩大多处于高应力状态,并且强度低、易破碎,因此注浆支护已成为一种常用、有效的支护手段,研究注浆支护对于巷道周边围岩的稳定性有着重要意义.塑性区发育始终伴随... 随着煤矿开采水平的不断提高,我国许多矿区陆续进入深部开采阶段,深部围岩大多处于高应力状态,并且强度低、易破碎,因此注浆支护已成为一种常用、有效的支护手段,研究注浆支护对于巷道周边围岩的稳定性有着重要意义.塑性区发育始终伴随巷道围岩的破坏,为研究注浆支护深度对塑性区半径的影响,基于Mohr-Coulomb强度准则,推导出巷道围岩塑性区半径关于注浆支护深度的函数,并对巷道进行注浆支护数值模拟和塑性区半径理论计算.结果表明:数值模拟得到的塑性区半径与理论计算得到的塑性区半径极为接近;同时,在注浆范围与塑性区范围理论值趋于相近时,塑性区范围无论是模拟值还是理论值,都已趋于稳定,此时的注浆支护范围也是最佳注浆支护范围. 展开更多
关键词 注浆深度 塑性区半径 数值模拟
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基于BP神经网络的巷道围岩塑性区半径预测
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作者 詹平 《煤》 2015年第8期7-9,13,共4页
影响巷道围岩塑性区半径的因素很多,文章归纳总结了巷道围岩塑性区半径的7个主控因素,构建了基于BP神经网络的巷道围岩塑性区半径预测模型,并对赵固二矿11021回风巷和11030运输巷塑性区半径进行预测。结果表明,在11021回风巷和11030运输... 影响巷道围岩塑性区半径的因素很多,文章归纳总结了巷道围岩塑性区半径的7个主控因素,构建了基于BP神经网络的巷道围岩塑性区半径预测模型,并对赵固二矿11021回风巷和11030运输巷塑性区半径进行预测。结果表明,在11021回风巷和11030运输巷,模型预测值与实测值相对误差分别为7.7%和8.3%,远比理论计算获得的结果更加接近实测值,建立的基于BP神经网络的巷道塑性区半径预测模型取得了良好的效果。 展开更多
关键词 BP神经网络 塑性区半径 预测
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高压气体渗流对裸眼井筒塑性区半径的影响分析 被引量:4
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作者 姜海龙 陈勉 +2 位作者 金衍 周玉 卢运虎 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第S2期4286-4294,共9页
以预测测试过程中高压气井塑性区半径大小为研究目的,首先,给出考虑孔隙压力的理想弹塑性模型塑性区半径大小的求解方程;其次,定性比较考虑加速效应的非达西渗流模型和传统非达西渗流模型解释的孔压分布特征,指出考虑加速效应的非达西... 以预测测试过程中高压气井塑性区半径大小为研究目的,首先,给出考虑孔隙压力的理想弹塑性模型塑性区半径大小的求解方程;其次,定性比较考虑加速效应的非达西渗流模型和传统非达西渗流模型解释的孔压分布特征,指出考虑加速效应的非达西渗流模型解释的孔压曲线在近井地带更加陡峭;而后,比较2种非达西渗流模型解释的塑性区半径的大小,指出考虑加速效应非达西渗流模型解释的塑性区半径更大;最后,分析高压气井测试过程中塑性区半径的影响因素,总结井底压力、渗透率、井径、加速效应、岩石强度特性和地应力对塑性区半径的影响规律。该研究成果为揭示高压气井固相产生机制提供了理论基础。 展开更多
关键词 岩石力学 可压缩性气体 加速效应 向稳态渗流 塑性区半径
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掏土孔应力扰动法下的塑性区范围研究 被引量:1
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作者 王晓磊 徐洪潮 +1 位作者 张鹏 席亚军 《华北水利水电大学学报(自然科学版)》 北大核心 2024年第1期101-108,共8页
针对普通浅层掏土法下倾斜建筑回倾速度慢、沉降不均匀的问题,提出掏土孔应力扰动法。在岩石力学的弹性圈和塑性圈应力解中引入修正系数,得到掏土孔应力扰动法下的塑性区半径计算公式。在进行现场掏土孔周应力扰动试验时,采用地锚反压... 针对普通浅层掏土法下倾斜建筑回倾速度慢、沉降不均匀的问题,提出掏土孔应力扰动法。在岩石力学的弹性圈和塑性圈应力解中引入修正系数,得到掏土孔应力扰动法下的塑性区半径计算公式。在进行现场掏土孔周应力扰动试验时,采用地锚反压的形式模拟上部建筑荷载,利用长钉在掏土孔周围进行深度为50 mm的螺旋扰动,通过测量应力扰动前后的孔周土体应力并结合有限元模拟结果,得到实际塑性区范围,验证了塑性区半径公式的正确性。结果表明:当掏土孔半径为100 mm,应力扰动范围为孔径的1/2时,塑性区范围扩大30%~40%,掏土孔应力扰动法对于扩大塑性区范围、加快建筑纠倾速度具有工程应用价值。 展开更多
关键词 浅层水平掏土纠倾 掏土孔应力扰动法 孔周应力 塑性区半径
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球(柱)孔扩张问题的扩孔压力与扩孔半径分析 被引量:5
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作者 李雨浓 李伟 《应用力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2020年第1期142-148,I0009,I0010,共9页
为研究无黏性土中沉桩扩孔和静力触探试验等岩土工程问题,采用Tresca准则对球(柱)孔扩张问题的扩孔压力和扩孔半径关系进行理论分析。以圆孔扩张理论为基础,利用弹塑性交界面处的边界条件建立平衡方程,推导出球(柱)孔扩张问题中塑性区半... 为研究无黏性土中沉桩扩孔和静力触探试验等岩土工程问题,采用Tresca准则对球(柱)孔扩张问题的扩孔压力和扩孔半径关系进行理论分析。以圆孔扩张理论为基础,利用弹塑性交界面处的边界条件建立平衡方程,推导出球(柱)孔扩张问题中塑性区半径rp与扩孔压力p和扩孔半径a的关系,并结合孔周土体体积变化规律,得到了初始半径a0、扩孔半径a和对应的扩孔压力p三者之间的理论关系;同时为判断孔周围土体是否进入弹塑性状态,确立了可由扩孔半径a判定的公式。此外,基于上述理论公式推导出了不排水条件下球(柱)孔扩张的应力场、位移场和扩孔压力极限值pu。分析结果表明:同一初始状态下,扩孔压力p随初始半径a0与扩孔半径a的比值而变化;且塑性区半径rp仅与扩孔半径a的变化有关;当扩孔半径a大于某一定值时孔周土体进入弹塑性状态。最后通过算例分析,对球(柱)孔扩张中应力场和位移场分布、塑性区半径、扩孔压力以及扩孔压力极限值的变化规律进行了分析。 展开更多
关键词 球(柱)孔扩张理论 Tresca屈服准则 扩孔压力 塑性区半径
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圆形硐室广义Hoek-Brown围岩弹塑性交界面上径向应力的近似解 被引量:4
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作者 曾钱帮 马平 刘彤 《土木工程学报》 EI CSCD 北大核心 2011年第12期85-92,共8页
基于广义Hoek-Brown剪切强度包络线与Mohr应力圆、Mohr-Coulomb强度直线均相切的几何性质,引进一个与瞬时内摩擦角有关的参数——最大剪应力模数,获得最大和最小主应力、潜在破坏面上的正应力和剪切力、Mohr应力圆半径和瞬时内聚力与该... 基于广义Hoek-Brown剪切强度包络线与Mohr应力圆、Mohr-Coulomb强度直线均相切的几何性质,引进一个与瞬时内摩擦角有关的参数——最大剪应力模数,获得最大和最小主应力、潜在破坏面上的正应力和剪切力、Mohr应力圆半径和瞬时内聚力与该参数的函数关系,为轴对称平面应变条件下遵守广义Hoek-Brown破坏准则的圆形硐室围岩塑性区半径及重分布应力场的解答提供了简捷途径。通过弹塑性交界面上环向应力和径向应力之和一定的条件,结合最大剪应力模数与由弹塑性交界面上的径向应力与环向应力决定的Mohr圆半径间的关系,得到最大剪应力模数与正规化初始应力满足的非线性表达式,进而运用Newton-Raphson迭代法求得弹塑性交界面上的径向应力的接近于真实值的近似解,并研究弹塑性交界面上的瞬时内摩擦角、正规化瞬时内聚力和正规化径向环向应力比随正规化初始应力和Hoek-Brown物性参数的变化关系。结果表明,随着正规化初始应力的增大,相同岩体质量的围岩弹塑性交界面上的应力状态由近似单轴压缩过渡到两向压缩应力状态,瞬时内摩擦角逐渐变小,而正规化内聚力逐渐变大。 展开更多
关键词 广义Hoek-Brown剪切强度包络线 Mohr应力圆 最大剪应力模数 瞬时强度参数 圆形硐室 塑性区半径 塑性交界面 向应力
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盾构隧道拱顶塑性区及地表沉降分析与计算 被引量:1
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作者 陶成富 陈宇 《现代交通技术》 2009年第5期55-57,共3页
按平面应变问题分析隧道地表沉降,不考虑重力场的影响作用,而仅认为其是由洞周土体应力释放引起的。在假定隧道周边土体应力释放荷载为均布的前提下,由实际的地表应力为0与圣维南原理可知无穷远处的侧边与底边应力也为0。从而可利用平... 按平面应变问题分析隧道地表沉降,不考虑重力场的影响作用,而仅认为其是由洞周土体应力释放引起的。在假定隧道周边土体应力释放荷载为均布的前提下,由实际的地表应力为0与圣维南原理可知无穷远处的侧边与底边应力也为0。从而可利用平面弹性力学关于无限大板的理论求出其应力,并将其应力与未开挖前仅受重力场作用下的应力叠加。由此分析拱顶土体的塑性区半径,如果其塑性区半径不大且在工程允许的误差范围内,可以认为隧道开挖后整个土体仍处于弹性状态,从而利用洞周受均布荷载作用下弹性无限大板的位移解直接推求出地表的沉降方程。 展开更多
关键词 盾构隧道 地表沉降 无限大板假设 塑性分析 塑性区半径
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基于Hoek-Brown准则的寒区隧道围岩弹塑性分布影响因素分析 被引量:7
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作者 贺耕夫 肖明砾 +2 位作者 刘怀忠 谢红强 卓莉 《水电能源科学》 北大核心 2020年第2期130-134,共5页
为定量确定寒区隧道开挖支护后的弹塑性应力场与塑性区半径,建立衬砌-正冻围岩-未冻围岩简化力学模型,以Hoek-Brown破坏准则为极限平衡条件,推导出寒区圆形隧洞理想弹塑性围岩的塑性区半径解析解。根据Mohr-Coulomb准则和Hoek-Brown准... 为定量确定寒区隧道开挖支护后的弹塑性应力场与塑性区半径,建立衬砌-正冻围岩-未冻围岩简化力学模型,以Hoek-Brown破坏准则为极限平衡条件,推导出寒区圆形隧洞理想弹塑性围岩的塑性区半径解析解。根据Mohr-Coulomb准则和Hoek-Brown准则的参数等效方法,对比了两种准则在不同原岩应力和围岩单轴抗压强度下塑性区分布的差异,并考虑了冻胀深度、衬砌弹性模量对冻胀力与弹塑性分布的影响。研究表明,围岩冻胀力σf与冻胀深度近似呈正线性相关,衬砌弹性模量在一定范围内对围岩冻胀力σf*有显著影响;塑性区半径Rp对围岩单轴抗压强度在一定范围内的变化十分敏感,甚至可达8~10倍洞径;高地应力条件下,基于Hoek-Brown准则与Mohr-Coulomb准则求解的塑性区半径与原岩应力p0的敏感性有差异,但均与原岩应力呈正相关。 展开更多
关键词 Hoek-Brown屈服准则 隧道 塑性区半径 冻胀力 解析解
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初始半径对柱孔扩张问题的影响分析 被引量:1
16
作者 薛永利 楼晓明 朱正望 《地下空间与工程学报》 CSCD 北大核心 2009年第3期520-524,共5页
从柱孔扩张过程中的体积假定,即弹性区和塑性区体积的变化等于扩张引起的体积变化出发推导了考虑初始半径的土体的塑性区半径和极限扩张压力公式,讨论了不同摩擦角、塑性区体应变、刚度比条件下,初始半径对土体的塑性区半径和极限扩张... 从柱孔扩张过程中的体积假定,即弹性区和塑性区体积的变化等于扩张引起的体积变化出发推导了考虑初始半径的土体的塑性区半径和极限扩张压力公式,讨论了不同摩擦角、塑性区体应变、刚度比条件下,初始半径对土体的塑性区半径和极限扩张压力计算结果的影响。结果表明:随着初始半径、塑性区体积应变的增加,塑性区半径和极限扩张压力减小,减小的趋势随Ri/Ru的增大而逐步加大。对旁压试验与预钻孔打桩的工程实例进行了分析。 展开更多
关键词 柱孔扩张 初始 塑性区半径 极限压力
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铝合金板材中心孔裂纹尖端塑性区数值计算
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作者 李永强 王建国 《工程与试验》 2011年第3期12-15,共4页
通过有限元对铝合金板材中心孔裂纹尖端处塑性区模拟计算,说明在裂纹尖端产生了较大的塑性区,并相应地计算出塑性区的大小。本文通过有限元模拟2124铝合金板材中心孔裂纹扩展情况。铝合金材料为典型的脆性材料,2124铝合金板材在疲劳加... 通过有限元对铝合金板材中心孔裂纹尖端处塑性区模拟计算,说明在裂纹尖端产生了较大的塑性区,并相应地计算出塑性区的大小。本文通过有限元模拟2124铝合金板材中心孔裂纹扩展情况。铝合金材料为典型的脆性材料,2124铝合金板材在疲劳加载情况下会先进行弹性形变,达到屈服强度后进行塑性形变。本文对2124铝合金板材进行有限元模拟时,先采用线弹性模型,计算裂纹扩展的应力强度因子,然后采用弹塑性模型,计算裂纹尖端的塑性区大小,从而进一步对裂纹尖端应力强度因子进行修正。在建立有限元模型时,以二维的Ramberg-Os-good(R-O)本构为基础,采用参数化的方式,这样是为了可以更好地对有限元程序进行调试。在有限元网格划分时,由于在相同精度下四边形单元的计算效率是三角形单元的几倍,所以采用四边形单元,提高计算精度。有限元建模时,采用plane42、solid 45和solid 95三种单元,plane42单元用于建立2D网格,solid45单元用于建立3D网格,而solid95单元则是用于引入奇异单元。同时,由于试样模型对称性,所以取1/4模型来进行计算。在计算裂纹尖端应力强度因子及塑性区大小时,采用恒ΔK方式和增ΔK两种加载方式来进行计算。首先在恒ΔK下,计算出相应的应力强度因子,其值和理论值相吻合,同时观察得到的塑性区形状与理论形状相似,计算塑性区尺寸大小,首先证明有限元程序的正确性。进一步有限元模拟计算在增大ΔK情况下不同预裂纹长度下塑性区的变化情况。经过有限元计算得到的塑性区尺寸大小,最后可以近似用经验公式表达。 展开更多
关键词 裂纹扩展速率 塑性区半径 应力强度因子
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考虑应力释放含衬砌的深埋圆形隧道应力及变形的弹塑性解 被引量:20
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作者 李鹏飞 赵勇 +1 位作者 张顶立 刘建友 《中国铁道科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第2期58-65,共8页
基于厚壁圆筒受均布压力的弹塑性解,推导考虑应力释放时含衬砌的深埋圆形隧道应力及变形的弹塑性求解公式。采用推导的公式对1个工程实例进行计算,并与FLAC3D有限差分程序模拟解对比分析,验证了求解公式的正确性。研究结果表明:及时施... 基于厚壁圆筒受均布压力的弹塑性解,推导考虑应力释放时含衬砌的深埋圆形隧道应力及变形的弹塑性求解公式。采用推导的公式对1个工程实例进行计算,并与FLAC3D有限差分程序模拟解对比分析,验证了求解公式的正确性。研究结果表明:及时施作具有一定刚度的支护,可以降低开挖面围岩应力释放量,从而减小围岩塑性变形;受开挖面变形释放的影响,衬砌与围岩接触界面变形并不连续,不能将支护变形等价于围岩变形;在计算隧道开挖引起的围岩塑性变形时,采用非关联流动法可以更好地描述隧道开挖后岩(土)体的塑性变形特性。 展开更多
关键词 深埋隧道 平面应变模型 应力释放 塑性区半径 变形释放
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基于Hoek-Brown准则西原模型的圆形隧洞黏弹塑性解 被引量:13
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作者 曹瑞琅 段庆伟 +2 位作者 赵宇飞 刘立鹏 姚文博 《水利水电技术》 CSCD 北大核心 2017年第4期64-71,共8页
为进行流变围岩圆形隧洞工程应力、应变分析,将Hoek-Brown强度准则引入到西原流变本构模型,同时在力学模型中考虑掌子面推进效应和支护阻力对围岩应力释放率的影响,得到了支护条件下基于Hoek-Brown准则西原模型的圆形隧洞黏弹塑性解。... 为进行流变围岩圆形隧洞工程应力、应变分析,将Hoek-Brown强度准则引入到西原流变本构模型,同时在力学模型中考虑掌子面推进效应和支护阻力对围岩应力释放率的影响,得到了支护条件下基于Hoek-Brown准则西原模型的圆形隧洞黏弹塑性解。通过锦屏二级水电站引水隧洞案例验证解析方法的可靠性,并进行了塑性区半径和围岩变形的影响因素定量分析。研究结果表明:(1)基于Hoek-Brown准则的西原模型更能反映实际隧洞工程岩体流变特性,建立的解析方法能够考虑围岩应力释放效应和塑性体积扩容特征对围岩变形的影响,其计算结果与实际监测数据吻合良好;(2)围岩应力释放系数、Hoek-Brown准则参数s、原岩应力和隧洞半径对塑性区半径的影响较大,是判断流变围岩隧洞稳定性的主要考虑指标,相对而言,岩石单轴抗压强度和Hoek-Brown准则参数m对塑性区半径的影响较小;(3)引入围岩扩容系数后,围岩位移量显著增加,但基本不影响围岩流变变形曲线形态和塑性区半径,从洞壁向围岩内部延伸,围岩扩容系数对围岩变形的影响越来越小。 展开更多
关键词 黏弹塑性 西原模型 HOEK-BROWN准则 塑性区半径 围岩变形
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基于统一强度准则的柱孔扩张问题及扩孔孔径分析 被引量:13
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作者 赵春风 贾尚华 赵程 《同济大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第11期1634-1641,共8页
通过轴对称问题的应变协调方程,利用统一强度准则和相关联流动法则分析了柱孔扩张问题.利用柱孔扩张问题的基本位移公式和塑性区孔口位移条件,推导了柱孔初始半径a0、扩孔半径a和对应的孔压p三者的理论关系式.通过此关系式和塑性区半径... 通过轴对称问题的应变协调方程,利用统一强度准则和相关联流动法则分析了柱孔扩张问题.利用柱孔扩张问题的基本位移公式和塑性区孔口位移条件,推导了柱孔初始半径a0、扩孔半径a和对应的孔压p三者的理论关系式.通过此关系式和塑性区半径相关公式求得柱孔扩张问题的塑性区半径rp,进而求出相关扩孔问题的应力场、应变场和位移场.探讨了统一强度理论和土体的参数问题,并且通过算例分析,对柱孔扩张问题中的应力场和位移场的分布规律、塑性区半径和扩孔压力的变化规律进行了分析. 展开更多
关键词 柱孔扩张理论 统一强度准则 扩孔压力 塑性区半径
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