本书针对浅埋隧道围岩稳定性课题，以极限分析上限法作为主要手段，系统研究复杂环境下隧道失稳极限荷载和破坏机制等问题。全书共6章，介绍了岩土塑性力学极限分析基本理论，提出节点位置自适应调整的刚体平动运动单元上限有限元法和基于网格自适应加密的塑性变形单元上限有限元法实现流程，采用上述方法系统分析了隧道在均质地层、上软下硬地层、注浆加固情况下的稳定性与破坏模式的变化规律，并提出了适用于复杂环境的隧道稳定性刚性滑块上限分析方法。
更多科学出版社服务，请扫码获取。
2011.09-2016.12 中南大学，桥梁与隧道工程（国家重点二级学科），硕博连读，导师：阳军生教授
2007.09-2011.06 中南大学，土木工程（国家重点一级学科），詹天佑提升班，本科2024.1-至今 河海大学，岩土工程科学研究所（国家重点二级学科），青年教授，博导
2019.07-2023.12 河海大学，岩土工程科学研究所（国家重点二级学科），副教授
2017.07-2019.06 河海大学，博士后，合作导师：长江学者高玉峰教授，长江学者丰土根教授广西科学技术奖三等奖2022年，排名第3
江苏省力学学会岩土力学专委会副秘书长江苏省力学学会岩土力学专委会副秘书长
世界交通运输大会-水下隧道设计与施工分部委员
教育部学位与研究生教育发展中心研究生学位论文评审专家
国家自然科学基金评审专家
目录
序
前言
第1章 绪论 1
1.1 地下工程围岩稳定性理论研究现状 3
1.2 极限分析法在隧道工程中研究现状 5
1.2.1 假定破坏模式的极限分析法 5
1.2.2 基于有限元技术的极限分析法 10
1.2.3 基于自适应加密策略的极限分析有限元法 13
1.2.4 存在不足 15
1.3 本书主要内容 16
第2章 刚体平动运动单元自适应上限有限元非线性数值求解算法 17
2.1 引言 17
2.2 基于刚体单元+速度间断线的模型离散 18
2.3 节点固定刚体单元上限有限元线性规划模型 19
2.3.1 刚体单元上限有限元的运动许可速度场构造 19
2.3.2 外力功率与速度间断线上耗散能 21
2.3.3 刚体平动单元上限有限元线性规划模型求解 22
2.4 节点可动刚体单元自适应上限有限元非线性规划模型 23
2.4.1 非线性规划模型约束条件及功率计算 23
2.4.2 刚体平动运动单元自适应上限有限元非线性规划模型求解 24
2.5 算例验证与讨论 25
2.5.1 纯砂土地层条形基础地基承载力算例 25
2.5.2 自重作用下非圆单洞隧道围岩稳定性算例 28
2.5.3 自重作用下非圆并行隧道围岩稳定性算例 33
2.6 本章小结 42
第3章 塑性单元自适应加密上限有限元数值求解算法 43
3.1 引言 43
3.2 常应变率单元上限有限元线性规划模型 44
3.2.1 基于塑性变形单元+速度间断线的模型离散 44
3.2.2 塑性单元上限有限元运动许可速度场构造 45
3.2.3 三节点三角形单元上限有限元线性规划模型求解 49
vi 基于上限法的地下工程破坏机理及应用
3.3 常应变率单元上限有限元线性规划模型改进 50
3.3.1 基于高阶塑性变形单元+速度间断线的模型离散 51
3.3.2 高阶塑性单元上限有限元运动许可速度场构造 53
3.3.3 六节点三角形单元上限有限元线性规划模型求解 56
3.4 塑性变形单元上限有限元自适应加密策略 56
3.4.1 h型自适应加密策略 58
3.4.2 h-p型自适应加密策略 59
3.4.3 自适应加密上限有限元法后处理方法 59
3.5 轴对称问题上限有限元理论 60
3.5.1 轴对称问题平面等效法基本理论 60
3.5.2 轴对称问题上限有限元平面等效线性规划模型 62
3.5.3 基于塑性单元的轴对称问题自适应加密策略 68
3.6 塑性单元二阶锥规划模型 69
3.6.1 二阶锥规划模型的约束条件 70
3.6.2 二阶锥规划模型目标函数 71
3.7 算例验证与讨论 71
3.7.1 浅覆隧道掌子面稳定性算例 71
3.7.2 圆形基础地基承载力分析模型构建 77
3.7.3 竖井围岩稳定性自适应加密上限有限元分析 81
3.8 本章小结 89
第4章 基于上限有限元法的隧道失稳破坏机理研究 91
4.1 引言 91
4.2 均质地层下隧道开挖面失稳机理研究 91
4.2.1 矩形隧道失稳地表超载系数上限解研究 91
4.2.2 圆形隧道环向开挖面失稳上限解研究 100
4.3 上软下硬地层隧道失稳机理研究 110
4.3.1 上软下硬地层矩形隧道开挖面失稳临界地表超载上限解研究 110
4.3.2 上软下硬地层隧道环向失稳极限支护力研究 119
4.3.3 基于现场的上软下硬地层隧道环向稳定性研究 127
4.3.4 基于现场的上软下硬地层山体滑坡上限有限元研究 132
4.4 考虑注浆加固盾构隧道开挖面失稳机理研究 140
4.4.1 圆形注浆层加固隧道极限支护力上限解研究 141
4.4.2 花瓣形注浆层加固隧道极限支护力上限解研究 149
4.5 本章小结 157
第5章 基于隧道失稳机理的简化破坏模式法 159
5.1 引言 159
5.2 隧道开挖面稳定性分析刚性滑块极限分析上限法 159
5.2.1 刚性滑块上限法基本概念及假设 159
5.2.2 刚性滑块上限法破坏模式假定 163
5.2.3 隧道环向开挖面支护力上限求解 175
5.3 不排水条件下隧道稳定性分析 177
5.3.1 不排水条件下隧道失稳极限支护力分析 179
5.3.2 不排水条件下隧道失稳破坏模式分析 180
5.4 排水条件下隧道环向开挖面破坏机制 181
5.4.1 排水条件下隧道失稳极限支护力分析 181
5.4.2 排水条件下隧道失稳地层破坏模式分析 185
5.5 考虑注浆层的刚性滑块上限法 191
5.5.1 刚性滑块几何参数递推 192
5.5.2 刚性块体速度变量递推 194
5.5.3 支护力上限解 195
5.5.4 计算结果验证 196
5.6 上软下硬地层刚性滑块法 198
5.6.1 刚性滑块法公式递推 198
5.6.2 计算结果验证 201
5.7 本章小结 202
第6章 考虑非关联流动法则盾构隧道失稳研究 204
6.1 引言 204
6.2 基于非关联流动法则隧道稳定性上限有限元分析 204
6.2.1 非关联流动法则的嵌入 204
6.2.2 隧道稳定性分析模型构建 205
6.2.3 隧道失稳极限支护力上限解 206
6.2.4 隧道失稳地层破坏模式 211
6.2.5 隧道失稳地表塑性变形机制 214
6.3 基于非关联流动法则的破坏模式优化 217
6.3.1 非关联流动法则嵌入 217
6.3.2 隧道失稳极限支护力上限解分析 220
6.3.3 隧道失稳地层破坏模式分析 224
6.4 本章小结 225
参考文献 227
后记 239
书单推荐
