基于黏弹−黏塑性模型的软岩隧洞长期变形解析

1

作者 冯渠彰 刘海明 +3 位作者 曹净 丁文云 王志良 彭咏梅 《中南大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第2期716-729,共14页

为预测考虑蠕变特性的隧洞长期变形,提出了一种基于黏弹-黏塑性损伤流变模型和光滑广义Zhang-Zhu(GZZ)准则的软岩隧洞长期变形半解析计算方法。首先,引入能反映岩石损伤的Abel黏壶对黏弹-黏塑性模型进行非线性改良;其次,在有限差分法的... 为预测考虑蠕变特性的隧洞长期变形,提出了一种基于黏弹-黏塑性损伤流变模型和光滑广义Zhang-Zhu(GZZ)准则的软岩隧洞长期变形半解析计算方法。首先,引入能反映岩石损伤的Abel黏壶对黏弹-黏塑性模型进行非线性改良;其次,在有限差分法的基础上,结合光滑GZZ准则、非关联流动法则和非线性剪胀角模型,求出在应变软化行为影响下的隧洞变形;第三,采用黏弹-黏塑性模型求解在蠕变行为影响下的隧洞长期变形;最后,用现有解析解和实际工程案例验证该方法的有效性,并讨论不同参数对该解的敏感性。研究结果表明:本文解能够有效考虑软岩隧洞长期变形的蠕变效应;围岩特征曲线随蠕变时长不断右移,围岩变形增大,支护设计需考虑隧洞后续变形,建议采用让压支护措施;峰值剪胀角变大能增大围岩初态和瞬态变形,对瞬态变形的增大效果更明显;损伤参数变大也能增大隧洞变形,且能使围岩加快进入加速蠕变阶段;延迟时间和松弛时间变长都会减小隧洞变形;求导阶数变大会增大隧洞变形,且使围岩变形曲线的非线性特征更明显。 展开更多

关键词 有限差分法 Abel黏壶 黏弹-黏塑性 GZZ强度准则 隧洞长期变形

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基于ABAQUS的强度折减有限元法边坡稳定性分析 被引量：66

2

作者 李春忠 陈国兴 樊有维 《防灾减灾工程学报》 CSCD 2006年第2期207-212,共6页

将强度折减有限元法与ABAQU S软件相结合,充分利用ABAQU S软件强大的后处理功能,动态显示广义塑性应变和塑性区的开展情况,以此对边坡稳定性进行判定。在ABAQU S软件的模拟计算中,通过不断调整强度折减系数F的大小,改变土体的强度指标c... 将强度折减有限元法与ABAQU S软件相结合,充分利用ABAQU S软件强大的后处理功能,动态显示广义塑性应变和塑性区的开展情况,以此对边坡稳定性进行判定。在ABAQU S软件的模拟计算中,通过不断调整强度折减系数F的大小,改变土体的强度指标c、值,得到不同折减系数下边坡中广义塑性应变的发展情况;当塑性区趋于贯通,且广义塑性应变和位移发生突变时,则边坡处于破坏的临界状态,此时的折减系数就定义为边坡的最小稳定安全系数。通过天然直立边坡及开挖边坡的实例分析,表明该法可以较准确形象地预测边坡潜在滑裂面的位置及评价边坡的稳定性,在复杂条件下的基坑边坡稳定性分析中是简便实用的。 展开更多

关键词 边坡稳定 强度折减有限元法 MOHR-COULOMB屈服准则 塑性应变 ABAQUS软件

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基于不同破坏准则的边坡稳定性有限元数值分析 被引量：4

3

作者 刘金龙 王吉利 夏勇 《合肥工业大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2007年第10期1357-1360,共4页

文章基于主应力等差圆提出了一种实用的屈服准则,并将这一准则与强度折减弹塑性有限元数值分析方法相结合,进行了边坡的稳定性分析。对于算例边坡,对比计算与分析表明,利用这种屈服准则所求得的边坡稳定安全系数,与简化Bishop法的计算... 文章基于主应力等差圆提出了一种实用的屈服准则,并将这一准则与强度折减弹塑性有限元数值分析方法相结合,进行了边坡的稳定性分析。对于算例边坡,对比计算与分析表明,利用这种屈服准则所求得的边坡稳定安全系数,与简化Bishop法的计算结果基本一致。 展开更多

关键词 边坡稳定性 强度折减弹塑性有限元数值方法 屈服准则 安全系数

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强度折减有限元法分析码头岸坡稳定 被引量：4

4

作者 张宝华 黄宏宝 《水道港口》 2006年第3期185-187,共3页

岸坡稳定问题一直是工程技术界很关心的研究课题。至今,已出现了较多的岸坡稳定分析方法,如极限平衡法、有限元法等。文中就采用有限元法中的强度折减法对某码头岸坡土体的稳定性进行了分析,土体采用弹塑性D-P屈服准则,并考虑了多层土... 岸坡稳定问题一直是工程技术界很关心的研究课题。至今,已出现了较多的岸坡稳定分析方法,如极限平衡法、有限元法等。文中就采用有限元法中的强度折减法对某码头岸坡土体的稳定性进行了分析,土体采用弹塑性D-P屈服准则,并考虑了多层土的存在,最终给出该码头岸坡土体的稳定安全系数、土体应力、塑性区和位移场。其分析获得的土体应力、塑性区和位移场是按传统极限方法进行分析所无法得到的。 展开更多

关键词 岸坡稳定分析 有限元强度折减法 德鲁克-普拉格准则 塑性区

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摩尔-库仑准则和粘塑性方法的边坡稳定分析 被引量：2

5

作者 刘志伟 戴自航 《矿产勘查》 2006年第6期52-55,共4页

介绍采用真实的摩尔-库仑准则和弹-粘塑性原理按强度折减法进行边坡稳定分析的理论和方法,算例分析表明其计算结果与简化Bishop法所得结果吻合良好。

关键词 强度折减有限元法 摩尔-库仑准则 粘塑性法 边坡稳定分析

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水位骤降对土质渠道边坡稳定性影响的弹塑性有限元分析 被引量：11

6

作者 张永生 梁立孚 周健生 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 2004年第6期736-739,共4页

用抗剪强度折减弹—塑性有限元法研究渗流作用下土质渠道边坡的稳定性问题,在土体本够模型中采用了最适合进行土体稳定分析的Mohr Coulomb准则,同时考虑了土体拉伸屈服及拉伸屈服后强度软化对土体稳定性的影响,完善了屈服准则,并用Fortr... 用抗剪强度折减弹—塑性有限元法研究渗流作用下土质渠道边坡的稳定性问题,在土体本够模型中采用了最适合进行土体稳定分析的Mohr Coulomb准则,同时考虑了土体拉伸屈服及拉伸屈服后强度软化对土体稳定性的影响,完善了屈服准则,并用Fortran90语言编制了相应的计算程序.程序的适应性算例所得的稳定安全系数比简化Bishop法小1 2%～5 8%,证实了其应用于工程的可行性.结合渗流有限元对水位骤降情况下的渠坡稳定进行了计算,结果表明,有限元法可以非常方便地将渗流场和应力场相结合,克服了传统条分法难以结合渗透力的缺点,为复杂情况下渠坡结构设计提供了依据. 展开更多

关键词 渠坡稳定 水位骤降 屈服准则 抗剪强度折减 弹塑性有限元分析 渗流有限元

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有限元强度折减法在土质边坡中的应用 被引量：2

7

作者 袁英石 李铭 何盛 《西部探矿工程》 CAS 2009年第7期18-21,共4页

通过有限元强度折减法,使边坡达到破坏状态时,滑动面上的位移将产生突变,产生很大且无限制的塑性流动,有限元程序从有限元方程组中找到一个既能满足应力—应变关系和强度准则的解,通过有塑性区贯通,塑性应变可以分别得出安全系数、可能... 通过有限元强度折减法,使边坡达到破坏状态时,滑动面上的位移将产生突变,产生很大且无限制的塑性流动,有限元程序从有限元方程组中找到一个既能满足应力—应变关系和强度准则的解,通过有塑性区贯通,塑性应变可以分别得出安全系数、可能滑移面。从某计算例子开始,分别由Spencer法与有限元强度折减法所得安全系数进行比较,所得结果之间误差为2.5%,在误差控制范围内,说明有限元强度折减法在土质边坡中的应用是能够满足实际要求的。 展开更多

关键词 边坡稳定分析 有限元强度折减法 摩尔-库仑准则 塑性区 塑性应变

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水闸地基整体稳定性弹塑性有限元分析 被引量：10

8

作者 张永生 梁立孚 《长沙大学学报》 2003年第4期1-5,11,共6页

本文论述了用弹塑性有限元法进行水闸地基整体稳定性分析的必要性及具体实施方法,对屈服准则、安全系数、地基荷载及非线性方程组求解做了一般论述。通过与Prandtl解对比说明了用理想弹塑性有限元进行水闸地基稳定分析是可行的,并对一... 本文论述了用弹塑性有限元法进行水闸地基整体稳定性分析的必要性及具体实施方法,对屈服准则、安全系数、地基荷载及非线性方程组求解做了一般论述。通过与Prandtl解对比说明了用理想弹塑性有限元进行水闸地基稳定分析是可行的,并对一般荷载作用下的闸基稳定进行了分析。 展开更多

关键词 地基整体稳定 斜向荷载 抗剪强度折减 弹塑性有限元分析 屈服准则 Prandtl解

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钢模块单元承插式柱-柱节点弯剪承载力研究

9

作者 周凌宇 魏宏远 +5 位作者 陈浩 王其良 张明亮 彭琳娜 王关朝 贺学军 《湖南大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第1期93-107,共15页

提出一种新型承插式柱-柱节点,采用内外套筒作为上下钢管柱的拼接构件,仅通过高强对穿螺栓拼装,可以满足建筑结构装配化的需求.针对其在弯剪作用下的承载性能,设计并制作了三个足尺试件进行静力加载试验,获得了节点的受力特征、破坏模... 提出一种新型承插式柱-柱节点,采用内外套筒作为上下钢管柱的拼接构件,仅通过高强对穿螺栓拼装,可以满足建筑结构装配化的需求.针对其在弯剪作用下的承载性能,设计并制作了三个足尺试件进行静力加载试验,获得了节点的受力特征、破坏模式、极限承载力和应变分布等.建立数值模型,在验证数值模型正确性的基础上,对节点进行参数化分析,探讨了套筒灌浆、内套筒厚度、节点长度对节点极限承载力的影响.试验和数值模拟研究结果表明:内套筒近端板处至第一根竖向螺栓前是节点域传力的关键部位;套筒灌浆和减小节点长度能够延缓节点核心区应变发展,但影响程度有限;当保证节点长度和内外套筒相对抗弯刚度比一定时,套筒灌浆可使连接受力性能更优,极限承载力提高19.3%;控制其他参数相同,节点长度越大,“杠杆效应”越强,抗弯承载力也随之提高,节点长度由300 mm增加至600 mm,极限承载力提高15.1%;内套筒厚度越大,截面承载力的安全储备越高,内套筒厚度由8 mm增加至12 mm,极限承载力提高31.4%.基于“有限塑性发展强度准则”和“杠杆效应”理论提出了节点的抗弯承载力计算公式,通过和数值计算结果的对比,验证了计算式的准确性. 展开更多

关键词 柱-柱节点 静力试验 参数化分析 有限塑性发展强度准则 杠杆效应 极限承载力

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含凹坑缺陷在役石油管道剩余极限强度分析 被引量：5

10

作者 徐颖强 原园 +1 位作者 吕国志 封文岗 《石油机械》 北大核心 2004年第10期11-13,22,共4页

在役石油管道剩余极限强度评价是为保障在役石油管道安全可靠运行的基础工作。分析了含有椭球形凹坑缺陷石油管道分别在轴向拉力、内压力和轴向拉力与内压力联合作用下的剩余极限强度问题 ,基于Von Mises准则和平衡应力场原理 ,建立管... 在役石油管道剩余极限强度评价是为保障在役石油管道安全可靠运行的基础工作。分析了含有椭球形凹坑缺陷石油管道分别在轴向拉力、内压力和轴向拉力与内压力联合作用下的剩余极限强度问题 ,基于Von Mises准则和平衡应力场原理 ,建立管道剩余极限强度理论分析模型 ,并就具体算例 ,利用三维弹塑性有限元法 ,对该模型进行分析比较。结果表明 ,当凹坑缺陷相对尺寸较小时 ,模型可以有效预测含有缺陷管道的剩余极限强度 ,该模型是一种简便。 展开更多

关键词 剩余 石油管道 缺陷 基础工作 模型 准则 理论分析 极限强度 三维弹塑性有限元 工程

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一种新的弹塑性本构矩阵及应用 被引量：2

11

作者 谢肖礼 赵国藩 许靖 《广西大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 2004年第4期324-330,共7页

利用非关联流动法则,在空间状态下基于M-C准则导出一种新的屈服准则以及相应的弹塑性本构关系,该屈服准则与M-C准则所得的塑性体应变增量完全相等,并体现了中间应力σ2对屈服的影响.并把新准则与其他准则在理论上进行了分析、比较.最后... 利用非关联流动法则,在空间状态下基于M-C准则导出一种新的屈服准则以及相应的弹塑性本构关系,该屈服准则与M-C准则所得的塑性体应变增量完全相等,并体现了中间应力σ2对屈服的影响.并把新准则与其他准则在理论上进行了分析、比较.最后把本文提出的新准则与有限元强度折减系数法结合起来,通过对c、φ的等效替换,利用ANSYS通用程序进行边坡稳定分析,所得结果与极限平衡法吻合良好. 展开更多

关键词 M—C准则 非关联流动法则 塑性体应变增量 有限元强度折减系效法 D-P准则

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双圆锥屈服准则理论及其工程应用 被引量：3

12

作者 谢肖礼 《广西科学》 CAS 2004年第3期201-206,211,共7页

引入相似角并利用非关联流动法则 ,在空间状态下基于 M- C准则导出一种新的屈服准则——双圆锥准则 .该准则与 M- C准则所得的塑性体应变增量完全相等 ,其特定的 12条子午线与 M- C准则等效 ,并体现了中间应力对屈服的影响 .把双圆锥准... 引入相似角并利用非关联流动法则 ,在空间状态下基于 M- C准则导出一种新的屈服准则——双圆锥准则 .该准则与 M- C准则所得的塑性体应变增量完全相等 ,其特定的 12条子午线与 M- C准则等效 ,并体现了中间应力对屈服的影响 .把双圆锥准则与有限元强度折减系数法结合 ,通过对 c、φ的等效替换 ,利用 ANSYS通用程序进行边坡稳定分析 ,所得结果与极限平衡法吻合良好 . 展开更多

关键词 M-C准则 双圆锥屈服准则 非关联流动法则 塑性体应变增量 有限元强度折减系数法 D-P准则

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局部内缺陷套管剩余抗扭强度分析 被引量：2

13

作者 刘贤玉 蔡振兴 +2 位作者 韩成 杨仲涵 黄静 《石油机械》 北大核心 2020年第4期112-118,共7页

关于含缺陷套管抗扭强度的研究较少,基于弹性失效准则分析缺陷套管强度又较为保守。为此,基于材料塑性破坏准则,运用非线性有限元方法并结合正交试验设计,对局部内缺陷套管剩余抗扭强度进行分析,探究了缺陷长度、宽度、深度、套管外径... 关于含缺陷套管抗扭强度的研究较少,基于弹性失效准则分析缺陷套管强度又较为保守。为此,基于材料塑性破坏准则,运用非线性有限元方法并结合正交试验设计,对局部内缺陷套管剩余抗扭强度进行分析,探究了缺陷长度、宽度、深度、套管外径和径厚比等参数对套管剩余抗扭强度的影响规律。研究结果表明:随缺陷深度增加,抗扭强度呈线性大幅度降低;当缺陷长度小于临界长度时,抗扭强度随长度增加而增大,超过临界长度后,抗扭强度随长度增加而降低;当缺陷宽度小于临界宽度时,抗扭强度随宽度增加而增大,超过临界宽度后,抗扭强度随宽度增加而降低;随套管径厚比增加,无因次抗扭强度近似呈线性减小。缺陷深度是影响抗扭强度最重要的因素,缺陷宽度次之,缺陷长度和套管径厚比有一定的影响,而套管外径的影响可以忽略。在此基础上,拟合了抗扭强度计算公式,公式预测值与有限元分析结果误差较小,可为工程上局部内缺陷套管强度评价提供参考。 展开更多

关键词 缺陷套管 抗扭强度 有限元分析 塑性失效准则 正交试验

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各D-P准则之间一种新的转化方法的探讨

14

作者 郏建磊 武建华 《四川建筑》 2016年第1期86-88,90,共4页

鉴于目前有限元分析软件ANSYS等中采用的屈服准则仅为众多Drucker-Prager中的一种,且经大量实例证实此种准则误差较大,因此如何将其它D-P准则应用于ANSYS当中则显得非常重要。传统的做法是在计算之前实现岩土体强度指标的转换,而文章则... 鉴于目前有限元分析软件ANSYS等中采用的屈服准则仅为众多Drucker-Prager中的一种,且经大量实例证实此种准则误差较大,因此如何将其它D-P准则应用于ANSYS当中则显得非常重要。传统的做法是在计算之前实现岩土体强度指标的转换,而文章则依据各D-P准则在π平面上圆半径的大小即为其抗剪强度值这一物理意义,得出不同的D-P准则在π平面上投影圆的半径之比即为对应的D-P屈服准则所得安全系数的比值这一结论,由于此比值只与土体的内摩擦角有关,文章列出了常用内摩擦角值对应的各种D-P准则所得均质土坡安全系数的转化表格,便于应用ANSYS采用不同D-P准则求解边坡安全系数时查用,最后结合工程实例简化模型验证了上述结论。 展开更多

关键词 D-P准则 强度折减 弹塑性有限元 安全系数

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路基边坡弹塑性稳定性分析

15

作者 郑建瑞 《福建质量管理》 2007年第9期52-53,共2页

边坡工程是一个古老而又崭新的话题,并一直是岩土力学、工程地质学和相关学科的一个重要而基本的领域。目前,边坡稳定性分析需要解决的有两个主要问题;一是安全系数。

关键词 边坡稳定性分析 边坡工程 弹塑性 最小安全系数 路基边坡 屈服准则 塑性区 计算模型 有限元强度折减法 主要问题

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正常固结饱和黏性土三剪有限变形弹塑性本构模型研究 被引量：4

16

作者 胡小荣 蔡晓锋 汪日堂 《固体力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2021年第2期156-179,共24页

基于三剪统一强度准则,利用等量代换法和坐标平移法分别推导出正常固结饱和黏性土的三剪破坏应力比,并将其与修正剑桥模型相结合,得到三剪统一屈服面方程.为反映饱和黏性土的变形非线性及大变形特性,基于有限变形理论,建立了正常固结饱... 基于三剪统一强度准则,利用等量代换法和坐标平移法分别推导出正常固结饱和黏性土的三剪破坏应力比,并将其与修正剑桥模型相结合,得到三剪统一屈服面方程.为反映饱和黏性土的变形非线性及大变形特性,基于有限变形理论,建立了正常固结饱和黏性土的三剪统一有限变形等量代换法和坐标平移法2种弹塑性本构模型.为验证模型的适用性,取江西红黏土制备三种不同压实度的试样,在不同围压下进行常规三轴固结不排水和固结排水压缩试验.将试验数据与论文所提2种有限变形模型及相应的2种小变形模型计算结果进行了对比分析,结果表明,随着变形的发展,有限变形模型相对于小变形模型更接近试验结果,能较好地反映黏性土因高孔隙率(低初始压实度、小围压及压缩变形前期)而产生的大变形特性,虽然小变形模型的计算偏差会随着土样初始压实度和所施加围压的增大而减小,但有限变形模型对不同压实度和围压的计算偏差均相对较小,其中,等量代换法有限变形模型在初始压实度较大或者围压较高时所得计算偏差相对最小.对所提本构模型所做真三轴分析表明,中间主应力影响系数b和初始压实度对土体的强度和变形特性具有一定的影响.主应力差、孔隙水压力和体应变与b值呈正相关性,主应力差与初始压实度呈正相关性,孔隙水压力和体应变与初始压实度呈负相关性. 展开更多

关键词 正常固结饱和黏性土 有限变形 三剪弹塑性本构模型 三剪统一强度准则

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山体浅埋煤层采动坡体的稳定性分析 被引量：7

17

作者 张栋 汪华君 范育青 《煤矿安全》 CAS 北大核心 2014年第4期195-197,共3页

以贵州某矿采动滑坡的地质灾害为工程背景,总结了西南地区山体浅埋煤层的特点,并根据有限元强度折减法对坡体安全性的评价原理,运用FLAC3D数值模拟软件对山体浅埋煤层坡体稳定性进行了数值模拟。研究结果表明,当采空区上方塑性区未全面... 以贵州某矿采动滑坡的地质灾害为工程背景,总结了西南地区山体浅埋煤层的特点,并根据有限元强度折减法对坡体安全性的评价原理,运用FLAC3D数值模拟软件对山体浅埋煤层坡体稳定性进行了数值模拟。研究结果表明,当采空区上方塑性区未全面贯通,随着该矿3022工作面的逐步开采,采空区上方塑性区不断发展(尤以坡脚位置的塑性区增加显著),此时矿区坡体易发生局部的滑坡地质灾害;当采空区上方塑性区全面贯通后,结合降雨入渗和风化作用的影响,矿区坡体易发生整体的滑坡地质灾害。 展开更多

关键词 山体浅埋煤层 有限元强度折减法 采动滑坡 塑性区发展 稳定性分析

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