岩土力学 ›› 2025, Vol. 46 ›› Issue (11): 3626-3636.doi: 10.16285/j.rsm.2025.0553CSTR: 32223.14.j.rsm.2025.0553
张凌博1, 2,孙宜松2,程星磊1, 2,郭群录3,赵川4,刘京红1, 2
ZHANG Ling-bo1, 2, SUN Yi-song2, CHENG Xing-lei1, 2, GUO Qun-lu3, ZHAO Chuan4, LIU Jing-hong1, 2
摘要: 土体切削问题在隧道掘进、港航疏浚、地质钻探和土木建筑等工程领域中广泛存在。准确表征土体切削过程中刀具前方的三维土体破坏面对于分析土体扰动状态、评估刀具切削性能以及理解土体-刀具相互作用机制具有重要意义。采用非线性弹塑性损伤本构模型描述土体变形破坏过程,基于土体介质单位面积损伤能量耗散特征,提出了一种新的能够直接表征三维土体切削破坏面的数值方法。通过对不同工况条件下平面刀具土体切削过程进行数值模拟,验证了提出的土体切削破坏面表征方法的有效性和稳健性,并结合理论计算讨论了切削角度和深度对破坏面宽度、破坏距离、土体扰动面积和剪切破坏角的影响。此外,基于该数值方法获取的复杂刀具土体切削破坏面形状与试验结果相符,进而验证了提出的土体破坏面表征方法对复杂刀具的适用性。
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