多次爆炸载荷作用下浅埋隧道破坏过程的持续同调特征分析

发布时间：2021-07-18 20:44

　　浅埋隧道在多次爆炸载荷作用下的破坏特征是防护工程设计和评估的重要研究问题,发展适应浅埋特征安全预警方法具有重要意义.采用离散元法建立浅埋隧道力学模型,运用Saint-Venant载荷等效原理将爆炸载荷看作一系列均匀作用在地表的动力,基于离散元法得到各次爆炸载荷作用后的动力响应和隧道围岩损伤演化过程,利用强度折减法得出隧道围岩的安全系数.引入持续同调理论,采用持续同调的数学方法对离散元模型在多次爆炸载荷作用下的破坏特征进行定量与定性分析.结果表明,持续同调的方法能准确反映隧道围岩的拓扑特征,其中1维条形码连通半径最大值能对隧道失稳进行有效预警.这为隧道安全设计与灾害预报研究提供了一种全新的数学方法. 

【文章来源】：应用数学和力学. 2020,41(11)北大核心CSCD

【文章页数】：13 页

【部分图文】：

不同维Betti数

单纯复形及其对应条形码

离散元模型的建立参照重庆五路口地铁站的实际情况[16],五路口隧道区间折法线大跨度断面隧道起讫点里程为 DK60+920.559～DK61+255.889,隧道总长105.33 m,采用矿山法施工,隧道拱顶距地面大约16 m,开挖断面宽 20.40 m、高 17.99 m,属于特大断面暗挖隧道,经勘探隧道围岩大部分是砂岩,属于Ⅳ级围岩.表1 隧道围岩力学参数Table 1 Mechanical parameters of the tunnel surrounding rock densityρ/(kg/m3) bulk modulusK/GPa shear modulusG/GPa internal friction angle?/(°) cohesive forcec/MPa tensile strengthT/MPa 2 300 4.17 1.92 35 0.5 1.0

【参考文献】：
期刊论文
[1]地面炸药库爆炸对地铁隧道的影响[J]. 章毅,周布奎,于潇,徐翔云,胡枫.  防护工程. 2019(03)
[2]浅埋隧道爆破地下马蹄形管道的振动响应研究[J]. 张良,管晓明,张春巍,李萌,李扬,熊怡思,王玉山,齐禄.  爆破. 2019(02)
[3]基于离散元法的爆破荷载作用下深埋隧道失稳破坏模拟研究[J]. 李秀茹,郭恩栋,张文静,蒋越,王祥建.  灾害学. 2019(01)
[4]持续同调在图像分类和识别中的应用[J]. 张景亮,鞠先孟.  应用数学与计算数学学报. 2017(04)
[5]爆破荷载在数值计算中的等效施加方法研究[J]. 张玉成,杨光华,刘鹏,姚捷,姜燕.  地下空间与工程学报. 2012(01)
[6]均质岩体中隧道围岩破坏过程的试验与数值模拟[J]. 汪成兵.  岩土力学. 2012(01)
[7]软弱围岩公路隧道衬砌结构形式拓扑优化[J]. 来弘鹏,谢永利,杨晓华.  公路. 2011(04)
[8]关于土体隧洞围岩稳定性分析方法的探索[J]. 郑颖人,邱陈瑜,张红,王谦源.  岩石力学与工程学报. 2008(10)
[9]公路隧道开挖的拓扑优化研究[J]. 沈才华,刘松玉,童立元.  公路工程. 2008(04)

硕士论文
[1]缓倾岩层隧道塌方机理及治理措施研究[D]. 李清龙.成都理工大学 2015
[2]节理岩体中大跨度隧道的离散元法分析[D]. 王余岩.重庆大学 2014



本文编号：3290331