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发布时间:2020-01-06 00:00:00
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基于三维有限元模拟的高铁隧道施工力学行为研究
Study on mechanical behavior of high-speed railway tunnel construction based on three-dimensional finite element simulation
2025年第3期
三维有限元模拟;梯度增强塑性损伤岩石模型;高铁隧道;喷射混凝土;力学行为
Three-dimensional finite element simulation; Gradient enhanced plastic damage rock model; High-speed railway tunnel; Sprayed concrete; Mechanical behavior
2025年第3期
10.19761/j.1000-4637.2025.03.081.05
李晨光
中铁十八局集团第三工程有限公司,河北 涿州 072750

李晨光

李晨光.基于三维有限元模拟的高铁隧道施工力学行为研究[J].混凝土与水泥制品,2025(3):81-85.

LI C G.Study on mechanical behavior of high-speed railway tunnel construction based on three-dimensional finite element simulation[J].China Concrete and Cement Products,2025(3):81-85.

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摘   要:依托成达万高铁隧道工程,采用ABAQUS 软件模拟了隧道中岩体的力学行为,评估了梯度增强塑性损伤岩石模型的力学性能,并与常用线性弹塑性岩石模型的力学性能进行了对比。结果表明:梯度增强塑性损伤岩石模型中的主要应力状态的强重分布和岩体软化现象会导致隧道附近岩体损伤,与常用线性弹塑性岩石模型相比,喷射混凝土壳体变形更大,承受的荷载更高;梯度增强塑性损伤岩石模型在预测横截面局部剪切带方面更具优势。 Abstract: Based on the tunnel project of the Chengdu-Dazhou-Wanzhou high-speed railway, the mechanical behavior of the rock mass in the tunnel was simulated using ABAQUS software. The mechanical properties of the gradient enhanced plastic damage rock model were evaluated and compared with those of commonly used linear elastoplastic rock model. The results indicate that the strong and heavy distribution of the main stress states and the softening phenomenon of the rock mass in the gradient enhanced plastic damage rock model can cause damage to the rock mass near the tunnel. Compared with commonly used linear elastoplastic rock model, the sprayed concrete shell undergoes greater deformation and bears higher loads. The gradient enhanced plastic damage rock model has more advantages in predicting local shear bands in cross-sections.
英文名 : Study on mechanical behavior of high-speed railway tunnel construction based on three-dimensional finite element simulation
刊期 : 2025年第3期
关键词 : 三维有限元模拟;梯度增强塑性损伤岩石模型;高铁隧道;喷射混凝土;力学行为
Key words : Three-dimensional finite element simulation; Gradient enhanced plastic damage rock model; High-speed railway tunnel; Sprayed concrete; Mechanical behavior
刊期 : 2025年第3期
DOI : 10.19761/j.1000-4637.2025.03.081.05
文章编号 :
基金项目 :
作者 : 李晨光
单位 : 中铁十八局集团第三工程有限公司,河北 涿州 072750

李晨光

李晨光.基于三维有限元模拟的高铁隧道施工力学行为研究[J].混凝土与水泥制品,2025(3):81-85.

LI C G.Study on mechanical behavior of high-speed railway tunnel construction based on three-dimensional finite element simulation[J].China Concrete and Cement Products,2025(3):81-85.

摘要
参数
结论
参考文献
引用本文

摘   要:依托成达万高铁隧道工程,采用ABAQUS 软件模拟了隧道中岩体的力学行为,评估了梯度增强塑性损伤岩石模型的力学性能,并与常用线性弹塑性岩石模型的力学性能进行了对比。结果表明:梯度增强塑性损伤岩石模型中的主要应力状态的强重分布和岩体软化现象会导致隧道附近岩体损伤,与常用线性弹塑性岩石模型相比,喷射混凝土壳体变形更大,承受的荷载更高;梯度增强塑性损伤岩石模型在预测横截面局部剪切带方面更具优势。

Abstract: Based on the tunnel project of the Chengdu-Dazhou-Wanzhou high-speed railway, the mechanical behavior of the rock mass in the tunnel was simulated using ABAQUS software. The mechanical properties of the gradient enhanced plastic damage rock model were evaluated and compared with those of commonly used linear elastoplastic rock model. The results indicate that the strong and heavy distribution of the main stress states and the softening phenomenon of the rock mass in the gradient enhanced plastic damage rock model can cause damage to the rock mass near the tunnel. Compared with commonly used linear elastoplastic rock model, the sprayed concrete shell undergoes greater deformation and bears higher loads. The gradient enhanced plastic damage rock model has more advantages in predicting local shear bands in cross-sections.

关键词:
力学
the
rock
of
岩石
模型
塑性
model
in
damage
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(1)不同材料本构模型对隧道结构的力学行为影响程度不同。梯度增强塑性损伤岩石模型中主要应力状态的强重分布和岩体软化现象会导致隧道附近岩体损伤,与常用线性弹塑性岩石模型的模拟结果相比,喷射混凝土壳体变形更大,承受的荷载更高。另外,常用线性弹塑性岩石模型难以预测到隧道横截面上的局部剪切带,而梯度增强塑性损伤岩石模型在这一方面更具优势。
(2)对于正在开挖的岩体需要假定其拥有完全塑性行为,否则在第1施工阶段就会由于大规模破坏导致隧道工作面发生稳定性破坏。

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李晨光.基于三维有限元模拟的高铁隧道施工力学行为研究[J].混凝土与水泥制品,2025(3):81-85.

LI C G.Study on mechanical behavior of high-speed railway tunnel construction based on three-dimensional finite element simulation[J].China Concrete and Cement Products,2025(3):81-85.

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