›› 2011, Vol. 32 ›› Issue (10): 3171-3176.

• 数值分析 • 上一篇    下一篇

隧道爆破开挖围岩动力损伤效应数值模拟

左双英1, 2,肖 明2,续建科1,史文兵1   

  1. 1.贵州大学 资源与环境工程学院,贵阳 550003;2.武汉大学 水资源与水电工程科学国家重点实验室,武汉 430072
  • 收稿日期:2011-04-27 出版日期:2011-10-10 发布日期:2011-10-13
  • 作者简介:左双英,女,1977年生,博士,副教授,主要从事地下工程和岩土工程数值模拟方面的教学和研究工作
  • 基金资助:

    贵州大学自然科学青年科研基金资助(贵大自青基合字(2007)049号)

Numerical simulation of dynamic damage effect of surrounding rocks for tunnels by blasting excavation

ZUO Shuang-ying1, 2, XIAO Ming2, XU Jian-ke1, SHI Wen-bing1   

  1. 1. College of Resources and Environment Engineering, Guizhou University, Guiyang 550003, China; 2. State Key Laboratory of Water Resources and Hydropower Engineering Science, Wuhan University, Wuhan 430072, China
  • Received:2011-04-27 Online:2011-10-10 Published:2011-10-13

摘要: 采用数值模拟技术预估岩体开裂深度及爆破损伤影响范围对工程设计可以起到事先指导作用,对施工安全具有重大意义,其中科学的、合理的损伤模型及迭代计算方法是关键。基于FLAC3D程序的用户自定义本构模块,将考虑累积应变和荷载作用时间的Yang-Liu率相关动力损伤模型与Mohr-Coulomb弹塑性本构进行耦合,将围岩破坏过程中的损伤特性反映在荷载增量迭代计算中,形成了弹塑性动力损伤本构模型,详细推导了损伤应力修正迭代计算方法。对一圆形隧道爆破开挖进行模拟,探讨了爆破诱发的质点振动衰减特征及围岩损伤分布规律。分析结果表明,爆破产生的质点振动速度峰值与其所造成的损伤具有很好的相关性。该爆破损伤模型及模拟方法可以为类似工程提供一定参考

关键词: 爆破开挖, 动力损伤本构模型, 数值模拟, FLAC3D

Abstract: It can not only play a guiding role in engineering design in advance predicting the cracking depth and damaged range of surrounding rocks by blasting excavation in use of numerical simulation method, but also is of great significance to construction safety; in which, a scientific and reasonable damage model and iterative calculation method are most important key technique. Based on the user-defined constitutive modules of the fast Lagrangian analysis of continua in three dimensions (FLAC3D) procedure, Yang-Liu dynamic damage model dependent on strain rate considering cumulative strain and load time is embedded in Mohr-Coulomb elastoplastic model. The rock damage characteristic is reflected in the iteration calculation process of a incremental load; thus an elastoplastic dynamic damage constitutive model is formed. Subsequently, iterative format of damaged and modified stresses is derived in detail. In simulating a circular tunnel by blasting excavation, a discussion and analysis for characteristics of vibration attenuation and distribution rules of damage in surrounding rock mass induced by blasting are carried out. The calculation result shows that the vibration velocity peak is well correlated with the damage coefficient. The blasting damage model and simulation method can provide a certain reference to similar engineering.

Key words: blasting excavation, dynamic damage constitutive model, numerical simulation, FLAC3D

中图分类号: 

  • TU 452
[1] 李翻翻, 陈卫忠, 雷江, 于洪丹, 马永尚, . 基于塑性损伤的黏土岩力学特性研究[J]. 岩土力学, 2020, 41(1): 132-140.
[2] 夏 坤, 董林, 蒲小武, 李璐, . 黄土塬地震动响应特征分析[J]. 岩土力学, 2020, 41(1): 295-304.
[3] 郭院成, 李明宇, 张艳伟, . 预应力锚杆复合土钉墙支护体系增量解析方法[J]. 岩土力学, 2019, 40(S1): 253-258.
[4] 闫国强, 殷跃平, 黄波林, 张枝华, 代贞伟, . 三峡库区巫山金鸡岭滑坡成因机制与变形特征[J]. 岩土力学, 2019, 40(S1): 329-340.
[5] 刘红岩. 宏细观缺陷对岩体力学特性及边坡稳定影响研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(S1): 431-439.
[6] 金爱兵, 刘佳伟, 赵怡晴, 王本鑫, 孙浩, 魏余栋, . 卸荷条件下花岗岩力学特性分析[J]. 岩土力学, 2019, 40(S1): 459-467.
[7] 韩征, 粟滨, 李艳鸽, 王伟, 王卫东, 黄健陵, 陈光齐, . 基于HBP本构模型的泥石流动力过程SPH数值模拟[J]. 岩土力学, 2019, 40(S1): 477-485.
[8] 吴锦亮, 何吉, . 岩质边坡动态开挖模拟的复合单元模型[J]. 岩土力学, 2019, 40(S1): 535-540.
[9] 杨文波, 邹涛, 涂玖林, 谷笑旭, 刘雨辰, 晏启祥, 何川. 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[J]. 岩土力学, 2019, 40(9): 3635-3644.
[10] 吴凤元, 樊赟赟, 陈剑平, 李军, . 基于不同侵蚀模型的高速崩滑碎屑 流动力过程模拟分析[J]. 岩土力学, 2019, 40(8): 3236-3246.
[11] 孙峰, 薛世峰, 逄铭玉, 唐梅荣, 张翔, 李川, . 基于连续损伤的水平井射孔-近井筒三维破裂模拟[J]. 岩土力学, 2019, 40(8): 3255-3261.
[12] 穆锐, 浦少云, 黄质宏, 李永辉, 郑培鑫, 刘 旸, 刘 泽, 郑红超, . 土岩组合岩体中抗拔桩极限承载力的确定[J]. 岩土力学, 2019, 40(7): 2825-2837.
[13] 金俊超, 佘成学, 尚朋阳. 基于应变软化指标的岩石非线性蠕变模型[J]. 岩土力学, 2019, 40(6): 2239-2246.
[14] 邹佑学, 王睿, 张建民, . 可液化场地碎石桩复合地基地震动力响应分析[J]. 岩土力学, 2019, 40(6): 2443-2455.
[15] 张 聪, 梁经纬, 阳军生, 曹 磊, 谢亦朋, 张贵金, . 堤坝脉动注浆浆液扩散机制及应用研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(4): 1507-1514.
Viewed
Full text


Abstract

Cited

  Shared   
  Discussed   
[1] 刘小文,常立君,胡小荣. 非饱和红土基质吸力与含水率及密度关系试验研究[J]. , 2009, 30(11): 3302 -3306 .
[2] 黄建华,宋二祥. 大型锚碇基础围护工程冻结帷幕力学性态研究[J]. , 2009, 30(11): 3372 -3378 .
[3] 王观石,李长洪,陈保君,李世海. 应力波在非线性结构面介质中的传播规律[J]. , 2009, 30(12): 3747 -3752 .
[4] 王朝阳,许 强,倪万魁. 原状黄土CT试验中应力-应变关系的研究[J]. , 2010, 31(2): 387 -391 .
[5] 邓 琴,郭明伟,李春光,葛修润. 基于边界元法的边坡矢量和稳定分析[J]. , 2010, 31(6): 1971 -1976 .
[6] 万少石,年廷凯,蒋景彩,栾茂田. 边坡稳定强度折减有限元分析中的若干问题讨论[J]. , 2010, 31(7): 2283 -2288 .
[7] 徐维生,柴军瑞,陈兴周,孙旭曙. 岩体裂隙网络非线性非立方渗流研究与应用[J]. , 2009, 30(S1): 53 -57 .
[8] 赵尚毅,郑颖人,李安洪,邱文平,唐晓松,徐 俊. 多排埋入式抗滑桩在武隆县政府滑坡中的应用[J]. , 2009, 30(S1): 160 -164 .
[9] 魏厚振,颜荣涛,韦昌富,吴二林,陈 盼,田慧会. 含天然气水合物沉积物相平衡问题研究综述[J]. , 2011, 32(8): 2287 -2294 .
[10] 赵跃堂,林家炜,石 磊. 冲击荷载作用下层裂问题研究[J]. , 2011, 32(S2): 122 -126 .