国家自然科学基金(40672184)
- 作品数：17 被引量：249H指数：8
- 相关作者：朱合华蔡永昌黄锋徐前卫汪成兵更多>>
- 相关机构：同济大学上海交通大学西南交通大学更多>>
- 发文基金：国家自然科学基金教育部科学技术研究重点项目中国博士后科学基金更多>>
- 相关领域：建筑科学交通运输工程理学矿业工程更多>>
- 直立岩质边坡的渐进性破坏模型试验研究被引量：5
- 2010年
- 随着越来越多的高陡边坡的出现,碎裂岩质边坡的安全稳定性已经越来越引起人们的关注。以软弱破碎围岩为参照对象,利用模型试验对直立岩质边坡的渐进性破坏进行了研究。为此,首先利用人工材料实现对原型地层的模拟;随后,进行了模型试验方案的设计;最后,通过对试验结果的研究和分析,得出了直立岩质边坡破坏过程中位移以及岩体内部应力的变化规律。
- 徐前卫朱合华丁文其郑七振夏凯成
- 关键词：渐进性破坏模型试验
- 埋深对软弱隧道围岩破坏影响机制试验研究被引量：45
- 2010年
- 通过室内模型试验,研究公路隧道IV,V级围岩在不同埋深条件下全断面开挖时的围岩破坏情况,实现自重应力场作用下毛洞状态时隧道围岩破坏过程的试验模拟,得到拱形塌方和塌穿型塌方2种围岩破坏模式。试验结果表明:隧道围岩的破坏从拱顶开始,并逐渐向上发展;埋深越小,隧道越易发生塌穿型塌方,而当埋深小于某一值时,因隧道开挖后围岩应力未超过围岩强度,隧道反而能保持稳定状态;对塌穿型塌方,隧道埋深越大,开挖后围岩维持稳定时间越短,塌方程度越严重,塌方向地表发展得越快;对同一类型的塌方,隧道埋深越大,塌方后隧道周边应力变化幅度越大。
- 汪成兵朱合华
- 关键词：隧道工程公路隧道埋深围岩破坏模型试验
- 自由边界形状与近边界裂纹相互作用模型研究被引量：3
- 2009年
- 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。
- 方恩权蔡永昌朱合华
- 关键词：岩爆
- 单轴压缩岩石不同边界裂纹扩展数值模拟研究被引量：7
- 2009年
- 对于单轴压缩的岩石试件,其破坏形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,运用FLAC的显式有限差分数值模拟技术,对单轴压缩荷载下三种不同边界形状,即直边、凸形、凹形情况下含近边界预置斜裂纹的岩石模型进行了数值模拟研究。研究结果表明,基于Interface界面单元建立的裂纹扩展模式以Z型翼裂纹扩展为主,可以较好地模拟裂纹扩展过程。预置裂纹倾角和边界形状对近边界裂纹起裂应力及裂纹扩展过程都有一定的影响。凹边界情况下裂纹扩展较为稳定,无非稳定扩展情况的出现,而直边界和凸边界情况裂纹扩展均由稳定扩展到非稳定扩展逐步进行。
- 方恩权蔡永昌朱合华
- 关键词：单轴压缩数值模拟
- 隧道塌方影响因素离散元分析被引量：13
- 2007年
- 塌方是隧道施工过程中最常见的一种围岩破坏现象。现场塌方统计分析结果表明:围岩地质条件、隧道断面形式及大小、隧道埋深、地下(表)水、爆破扰动、施工措施不当是隧道塌方的主要影响因素。采用离散元方法(PFC2D),对上述塌方影响因素对隧道的影响进行了系列数值模拟计算,并将计算的隧道塌方量与几种常用的隧道松动荷载计算方法进行了对比分析。计算中所选取的参数如颗粒直径、摩擦系数、孔隙率、粘结强度等是通过双轴数值实验确定的。计算结果表明,隧道围岩强度越低,隧道高跨比越小,隧道塌方程度越严重;隧道埋深不同,隧道塌方表现形式不同;支护可以有效地抑制塌方,而地表水及地下水的入侵可严重恶化隧道的塌方程度。数值计算的隧道塌方量与公路隧道规范松动荷载计算方法最为接近。
- 汪成兵朱合华
- 关键词：隧道塌方影响因素离散元
- 变埋深下软弱破碎隧道围岩渐进性破坏试验与数值模拟被引量：85
- 2010年
- 以一定范围内埋深(25～60m)的3车道公路隧道软弱破碎围岩(公路隧道IV级)为研究对象,研制相似模型材料和配套试验设备,再现开挖后围岩的渐进性破坏全过程,分析不同埋深下围岩的应力场特征。通过模型材料室内试验获取岩体相关计算参数,引入弹塑性损伤本构模型对试验工况进行有限元数值模拟,计算结果与模型试验吻合较好。综合模型试验和数值模拟结果,可以得出以下结论:(1)围岩破坏区是隧道塌落荷载的来源,主要集中在拱顶上方区域,在两侧边墙下方和拱底也有局部存在;(2)隧道埋深对围岩破坏区域大小有重要影响,随着埋深的增大,围岩破坏区域呈渐进扩大趋势;(3)围岩内的周向应力在隧道开挖后先升高而后逐渐降低,其最大值所在位置即对应压力拱位置,且该位置随着破坏区域的扩大而不断向围岩内部移动,形成动态压力拱现象;(4)通过对围岩内部周向应力最大值的测试来获取隧道压力拱范围,并进而确定围岩塌落荷载大小,这在理论上是可行的。
- 朱合华黄锋徐前卫
- 关键词：围岩渐进性破坏模型试验数值模拟
- 离散大块体断裂破坏分析方法研究被引量：2
- 2009年
- 一般离散单元计算方法(包括DDA方法)受离散块体低阶线性位移近似的限制,在模拟开裂过程时,需要将大部分实际上连续的区域离散化,离散方式对分析结果有显著影响。为了建模时利用真实结构面来构造块体系统,提高大块体位移应力分析精度,有必要引进新的位移近似假设。本项研究在块体内引入无网格法位移模式,以离散节点位移自由度代替原基本块体自由度,并在此基础上进行块体内非贯穿裂纹扩展和强度破坏分析。为此建立的无网格法裂纹扩展分析算法,采用满足单位分解条件的特殊增强型函数表达裂纹周围应力场的非连续、奇异特性,将对应的扩展自由度动态映射到裂纹周围的节点上,统一按DDA法隐式迭代方式求解,实现块体裂纹扩展和强度分析,相关算例结果显示该算法是合理有效的。
- 马永政朱合华郑宏蔡永昌
- 关键词：无网格法
- 双目系统的岩体结构面产状非接触测量方法被引量：17
- 2010年
- 提出一种改进的摄像机姿态获取方法,并据其实现岩体结构面产状的非接触测量。主要步骤为:(1)将摄像机安置于云台上,令摄像机坐标系与云台坐标系重合,然后将其固定;(2)通过规范拍摄过程将摄像机姿态参数减少为2个,然后以云台平面产状测量结果换算得到;(3)通过摄像机姿态参数完成坐标系转换,于岩体三维数字模型上测量并得到结构面产状。对该方法中摄像机姿态测量误差造成的目标岩体结构面产状测量传播误差进行分析,通过对边坡和隧道开挖掌子面岩体的现场试验,发现该方法简便易行、精度与传统测量方法接近并有较大提升空间。此方法可以方便地实现岩体结构面产状完全非接触测量,并有效扩大测量范围、提高测量效率,避免测量人员暴露于裸露岩体下的危险。
- 周春霖朱合华赵文
- 关键词：岩石力学岩体结构面非接触测量
- 输水隧道衬砌管片环向接头力学性态试验被引量：8
- 2012年
- 为了解管片接头的力学性态,以上海青草沙输水盾构隧道为研究背景,研制了专门的试验系统,进行了1∶1原型管片接头试验,对管片环向接头的变形规律和相关参数取值进行了研究。研究结果表明:管片接头混凝土、主筋、螺栓最大值等均满足设计强度要求;接头张角和变形规律与螺栓预紧力有关,张角较小,满足隧道防水要求;管片接头抗弯刚度与横向荷载正相关,加载过程抗弯刚度最大值为20 456(kN.m).rad-1,可作为类似工程设计和施工的参考。
- 黄锋朱合华丁文其闫治国
- 关键词：输水隧道管片接头抗弯刚度
- 新奥法施工隧道掌子面红外照相及图像处理被引量：18
- 2008年
- 施工中岩石隧道掌子面附近光照条件较差,空气中粉尘含量较高。由于可见光波长远小于粉尘颗粒,无法穿透粉尘,靠可见光成像的传统照相技术难以得到清晰的掌子面照片。红外线波长接近粉尘直径,具有较强的穿透能力,因此红外照相技术能够透过一定粉尘、烟雾,并获得清晰的掌子面照片。将红外照相技术引入新奥法隧道掌子面照相中,通过理论分析和现场试验证明了该方法的可行性和优越性;分析了掌子面红外相片的特点,并针对其特点提出"去噪–均衡化–阈值分割"的图像处理步骤;采用霍夫变换对阈值分割所得图像进行线性特征识别,得出识别结果并通过比较证明其正确性。红外照相技术能获取新奥法施工岩石隧道清晰的掌子面照片,有一定工程指导意义。对所获照片图像处理过程克服了拍照过程中所引入噪声及照度不均引起的过曝、欠曝问题。图像线性特征识别是三维隧道地质状况数字重建的基础,并能给掌子面围岩分级提供重要参数。
- 周春霖朱合华李晓军
- 关键词：隧道工程新奥法隧道红外照相图像处理
