Análise de estabilidade e avaliação de segurança das Grutas de Yungang baseada em modelo refinado de elementos finitos

DOU Chao ,  

DING Huifang ,  

YAN Ding ,  

REN Jianguang ,  

WANG Juan ,  

YANG Na ,  

摘要

Sob a ação de várias forças naturais, os templos em cavernas de pedra sofrem sérios danos, e com o passar do tempo o grau de dano continua a agravar-se. Portanto, a questão da proteção preventiva dos templos em cavernas torna-se cada vez mais crítica. Os métodos de pesquisa para a proteção preventiva dos templos em cavernas são principalmente o cálculo numérico e o monitoramento em campo. Para garantir a precisão dos cálculos numéricos, foi proposta uma ideia de pesquisa: utilizar a nuvem de pontos do escaneamento a laser 3D dos templos em cavernas para gerar um modelo geométrico detalhado que reflita precisamente a forma complexa dos templos; usar o critério H-B para considerar a degradação do desempenho mecânico da rocha causada pela intemperização, fendas e juntas, obtendo valores de parâmetros físico-mecânicos da rocha próximos da realidade; estabelecer um modelo numérico detalhado que reflita realisticamente as condições de contorno, tensões, deslocamentos e possíveis danos dos templos; analisar a estabilidade combinando o método de redução de resistência e prever a área de risco após a degradação do maciço rochoso com base na velocidade das ondas longitudinais, criando um sistema de alerta precoce para realizar a proteção preventiva. Tomando como exemplo as cavernas 9 e 10 das Grutas de Yungang, esta metodologia foi utilizada para modelagem sistemática, análise de esforços e discussão de estabilidade. Os resultados indicam que, atualmente, as cavernas encontram-se em estado estável, porém com concentrações de tensões em algumas áreas; foi feita a previsão das áreas potenciais de risco de instabilidade por meio da simulação da degradação da resistência das rochas e estabelecido um sistema de alerta baseado na velocidade das ondas longitudinais no maciço rochoso.

关键词

templos em cavernas de pedra;análise de estabilidade;avaliação de segurança;critério H-B;modelo numérico refinado;análise de alerta precoce

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