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中南大学学报（英文版）
中南大学学报（英文版）

黄伯云

月刊

2095-2899

zngdxb@mail.csu.edu.cn

0731-88879765

410083

湖南省长沙市中南大学内

中南大学学报（英文版）/Journal Journal of Central South UniversityCSCDCSTPCD北大核心EISCI
查看更多>>《Journal Central South University of Technology》（即《中南大学学报（英文版）》ISSN 1005-9784,CN43-1231/TD）是国家教育部主管、中南大学主办的以材料、选矿、冶金、化学化工、机电、信息、地质、采矿、土木等专业学科为主的科技期,1994年创刊,双月刊。自2007年第1期起与世界著名德国科技出版集团施普林格(Springer-Verlag)联合出版。本刊已被《科学引文索引》（SCI-E）；《EI Compendex》(即EI核心版)；《化学文摘》；《金属文摘》；《铝工业文摘》等知名检索刊物收录：
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    横断山区软岩大变形隧道NPR锚索补偿力学案例研究

    李勇郑晶霍树森王丰年...
    2054-2069页
    查看更多>>摘要：针对西部横断山区大亮山隧道强风化石英片岩大变形问题,分析了强风化石英片岩的变形机理,利用负泊松比效应的NPR锚索补偿力学行为进行支护设计,并进行了物理模型实验、现场实验和数值模拟实验.结果表明,地应力高、节理裂隙发育程度高和围岩破碎程度高是大亮山隧道软岩大变形的主要原因,采用长、短NPR锚索组合的补偿力学支护体系,可使隧道内部的围岩保持足够的反支护力(350 kN左右).通过对比NPR锚索支护体系与大亮山隧道原支护体系,得出大亮山隧道采用6.3 m和10.3 m相结合的NPR锚索支护体系可有效地防止围岩的变形收敛,综合沉降收敛值在300 mm以下.该研究为西部横断山区深埋软岩大变形隧道的支护提供了有效的科学依据.

    软岩大变形NPR锚索物理模型数值模拟补偿力学

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    基于能量耗散的深部大理岩剪胀特性研究

    刘晓辉郝齐钧郑钰张朝鹏...
    2070-2086页
    查看更多>>摘要：剪胀是岩石在荷载作用下体积增长的一种普遍行为,是理解岩石复杂非线性行为和构建本构方程的一个关键指标.本文利用取自2400 m埋深锦屏地下实验室的锦屏大理岩,进行不同准静态应变率单轴压缩、三轴压缩试验以及不同围压下的加载、卸荷试验,分析了大理岩在四种应力路径下的力学响应和剪胀破坏特性,提出了基于能量耗散法的新的经验剪胀系数.结果表明,随着应变速率的增加,大理岩在单轴压缩条件下的脆性破坏特征更加明显,而三轴压缩条件下的塑性破坏特征逐渐增强.卸围压条件下的大理岩体积膨胀比恒围压条件下更小.能量耗散与大理岩剪胀过程密切相关,耗散能的迅速增加与大理岩剪胀的开始相吻合,根据能量耗散率曲线的变化趋势,定义了一个新的经验剪胀系数,其变化趋势与大理岩在不同应力条件下的实际力学响应和剪胀破坏特征相一致.对现有的经验剪胀模型和理论剪胀模型进行了分析,结果表明,基于能量背景的经验剪胀系数更具有普遍性.

    大理岩应力路径剪胀能量耗散经验剪胀系数

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    结合稀疏多项式混沌展开的地震盾构隧道掌子面三维拟动力可靠度分析

    郭风琪李世伟邹金锋
    2087-2101页
    查看更多>>摘要：为解决城市和海底隧道建设中遇到的地震隧道掌子面稳定性难题,提出了地震条件下盾构隧道掌子面的高效可靠度分析框架.在极限分析上限理论的基础上,考虑到土壤强度参数的非均质分布特性,提出了一种改进的三维离散确定性机制来评估地震掌子面的稳定性.将稀疏多项式混沌扩展法(SPCE)与修正拟动力法(MPD)相结合,构建隧道掌子面破坏概率评估的替代模型.通过与已发表的文献和数值模拟结果进行比较,验证了改进的确定性模型,并将SPCE-MPD替代模型与传统的MCS方法进行了检验.在SPCE-MPD替代模型的基础上,分析了地震效应对掌子面破坏概率和可靠性指数的影响,并进行了全局敏感性分析(GSA),以反映地震作用参数的影响顺序.最后通过成都外环隧道的工程案例检验了所提出方法的有效性.结果表明,在地震烈度较高的地区,地震反应对隧道掌子面稳定性的不确定性较大,而地震波速度的变化对隧道掌子面稳定性的影响最大.

    可靠度分析盾构隧道掌子面稀疏多项式混沌扩展修正拟动力法地震稳定性评估

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    桥墩高度对地震下高速铁路桥上行车安全性影响研究

    聂于涛国巍蒋丽忠余志武...
    2102-2115页
    查看更多>>摘要：突发地震对高速铁路桥上行车安全构成显著威胁,而桥墩刚度是影响列车-轨道-桥梁系统震时动力响应的重要因素之一.现有研究主要采用数值仿真方法来评估桥墩高度对桥上行车安全性的影响,缺乏相应的试验验证.本研究基于四台阵振动台和1:10缩尺的列车-轨道-桥梁模型,考虑8、16、24、30、40和50 m共6种桥墩高度,开展了地震下高速铁路桥上行车安全性试验,建立并利用试验时的系统响应校验了列车-轨道-桥梁数值模型.本文分析试验中的结构响应与数值模拟结果,得到墩高对行车安全性的影响规律.结果表明,桥墩高度变化时,30 m墩高以下的桥梁频率变化更大,更容易使桥梁响应频率接近地震主频,降低行车安全性;墩高增加使桥梁横向一阶频率接近列车摇头频率,50 m墩高时列车摇头角和横向峰值位移最大,增加了脱轨风险;墩高从8 m增高到50 m,数值模拟所得的脱轨系数平均增大75%,行车试验所得的谱强度指标平均增大120%;两指标都表现出对数变化规律.本研究结论可为高铁桥梁桥墩设计提供参考和指导.

    桥墩高度高速铁路桥梁行车安全性数值模型

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    考虑非均匀断层位移和断层面位置不确定性的穿越走滑断裂带隧道力学响应半解析解

    杨恒洪王明年于丽张霄...
    2116-2136页
    查看更多>>摘要：隧道在走滑断层错动下表现出严重的结构性破坏.以往的跨断层隧道分析模型中通常假设断层位移是均匀的,断层面位置是固定的.然而,根据震后调查,断层位移表现出非均匀性,并且断层面的位置是不确定的.因此,本文首先建立了一系列的改进控制方程,用以分析走滑断层错动下的隧道力学响应.所提出的半解析解控制方程中考虑了非均匀断层位移和断层面位置不确定性等关键因素,显著的提高了计算模型的适用范围和计算精度.相较于以往的分析模型,计算误差最大从57.1%缩小至1.1%.随后,通过与3D有限元数值模型计算结果对比,验证了所提出的半解析解,两种方法的结果表现出高度的定性和定量一致性,误差最大仅为9.9%.最后,基于所提出的半解析解展开了参数分析,探讨了错动量、断裂带宽度、断裂带强度、上盘与下盘最大错动量比例和断层面位置等因素对于走滑断层错动下隧道响应的影响.研究发现隧道内力值随着错动量和断裂带强度的增加而增加,但断裂带宽度增加会降低峰值内力.比如,断层宽度为10 m时的峰值弯矩、剪力和轴力相较于50 m时,提高了约46.9%、102.4%和28.7%.此外,峰值内力的位置会受到上盘与下盘最大错动量比例和断层面位置的影响,但峰值剪力和轴力始终出现在断层面位置.当错动量全部由下盘承担,即上盘与下盘最大错动量比例为0:1时,隧道会出现最大的峰值内力.错动量比例为0:1时的峰值弯矩、剪力和轴力约为0.5:0.5时的123.8%、148.6%和111.1%.

    走滑断层隧道工程半解析解断裂带宽度非均匀断层位移断层面位置不确定性

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