软岩地层深部开采地表下沉分析

针对软岩地层深部地下大面积开采岩体移动变形预测问题，利用弹塑性力学理论建立了相应的预测分析理论模型。用所建立的弹性理论模型对某铁矿地表移动变形进行了计算分析，并将理论预测结果和实测资料进行了对比。文中用弹塑性有限元法分析了不同弹性模量、泊松比、内聚力、内摩擦角等物理力学参数对地表下沉的影响；对软岩地层深部开采地表移动进行了计算分析。结果表明，弹性模量对地表下沉影响较大，而其他参数影响较小。结果表明，弹塑性力学方法适用于分析软岩地层大面积开挖岩体移动预测问题。     

地铁车站开挖引起地表沉降分析方法的对比研究

 地铁隧道开挖过程引起的地表沉降会对周围环境造成一定的影响。结合青岛地铁车站开挖引起地表沉降过大的问题,首先,以该车站地表沉降实测数据为基础,利用Peck方法得到车站开挖引起的沉降槽宽度、地层损失率,拟合地表沉降槽曲线。并对该地铁车站开挖引起的地表沉降槽宽度的计算表达式给出建议。其次,利用随机介质理论方法反分析地铁车站初步开挖引起的地表移动参数,包括沉降槽影响范围以及断面收缩率,并利用所得的参数对该车站的进一步开挖进行地表沉降预测。最后,在将Peck方法和随机介质理论方法对比分析的基础上,得到2种方法对于地表沉降影响范围计算结果的差异;为了进一步验证该结论的正确性,利用反分析的方法得到我国部分城市隧道开挖引起的地表移动参数,并将开挖地层影响角换算为沉降槽宽度与现有的计算结果进行对比分析。     

基于改进BP网络的盾构隧道开挖地表沉降预测

盾构隧道施工中引起的地表沉降是衡量开挖方式是否合适的关键指标。文中在介绍BP神经网络及盾构施工引起变形情况的基础上,对基于BP神经网络的盾构隧道开挖引起的地表沉降预测进行了研究,考虑了训练样本中奇异数据的剔除,采用变步长的方法,并选取适当的动量项系数,综合考虑各种影响因素,建立了盾构隧道开挖引起的地表沉降预测的BP网络模型,并对广州地铁二号线进行了具体的预测分析。分析结果表明:理论计算结果与工程实际情况一致,误差小于5%,所建立的预测模型是令人满意的。     

深基坑变形的神经网络预测分析

采用神经网络理论建立了深基坑开挖引起的周围地表移动变形问题分析的非线性时闻序列神经网络模型。并用该模型对深基坑开挖引起的周围地表移动变形工程实例进行了具体的研究分析。将预测结果与现场实测资料比较,二者吻合得较好。结果表明,建立的非线性时间序列神经网络模型能够有效的表达深基坑变形规律并能对未来变形量进行适时预测。     

浅埋隧道开挖地表移动与变形预计

将浅埋隧道开挖所引起的地表下沉视为一随机过程 ,应用随机介质理论 ,对隧道施工所引起的纵横向地表移动与变形进行了分析探讨。通过与工程实例进行计算比较 ,表明该方法效果良好 ,具有一定实用价值     

浅埋隧道开挖对地表建筑物的影响

应用随机介质理论，分析了桐油山连拱隧道浅埋段开挖引起的沿隧道纵横向的地表移动与变形，推导了复杂隧道开挖横断面的简化计算公式。根据中导洞开挖后的地表量测数据反分析获得地表基本移动参数，采用比例法获取隧道正洞计算所需的地表移动参数，然后对隧道正洞开挖后的地表移动和变形分布进行了预测，并据此判断隧道开挖对地表住宅楼的影响。计算结果对指导隧道的施工有一定意义。     

浅埋隧道开挖地表移动与变形预计

将浅埋隧道开挖所引起的地表下沉视为一随机过程，应用随机介质理论，对隧道施工所引起的纵横向地表移动与变形进行了分析探讨。通过与工程实例进行计算比较，表明该方法效果良好，具有一定实用价值。     

深基坑开挖地表移动变形分析的Fuzzy模型

采用模糊数学中的模糊测度理论导出了深基坑开挖引起的周围地表移动变形问题分析的数学模型，并用该模型对深基坑开挖引起的周围地表移动变形工程实例进行了具体的计算分析。将理论分析结果与现场实测资料比较。二者吻合得较好。这一结果表明。导出的模糊测度理论模型适用于预测分析城区深基坑开挖引起周围地表移动变形问题。     

竖井建设引起的地表移动及变形

应用随机介质理论,视竖井开挖所引起的地表移动为一随机过程,得到竖井建设引起的地表移动和变形值的计算公式、计算程序。现场实测结果与计算结果的对比表明,本文所提出的计算方法和程序可以达到良好的预计效果。     

基坑开挖及降水引起的地表沉降预测

以随机介质理论、渗流理论和土体压密理论为基础,探讨了一种新的基坑开挖及降水引起的地表沉降的计算方法。推导了基坑降水渗降漏斗曲线方程及考虑水的渗流作用的基坑周边土体中有效应力的计算公式,并由此导出了考虑渗流作用的基坑降水地表沉降计算公式,再利用叠加原理,得到最终的由开挖和降水引起的地表沉降分布计算公式。工程实例分析计算结果表明,距基坑周边8～10m范围以内,基坑开挖和降水引起的地表沉降基本相当,而距坑周20m以外的地表下沉主要由降水引起,因此基坑降水引起的地表下沉不容忽视。本文推导的计算方法能充分反映基坑降水对周边地表下沉的影响,是一种计算基坑开挖及降水引起的地表沉降的有效方法。     

Fuzzy models for analysis of rock mass displacements due to underground mining in mountainous areas

The displacement and deformations of rock mass due to underground mining has often resulted in major disasters throughout the world, frequently inflicting heavy losses of life and damage to property. And these disasters have motivated the development of rock mass mechanics. The prediction of displacement of rock mass and their surface effects is an important problem of the rock mass mechanics in the excavation activities especially the coal and metal mining in mountainous areas. Based on results of the statistical analysis of a large amount of measured data in mining engineering, the fundamental fuzzy model of displacements and deformations of rock mass is established by using the theory of fuzzy probability measures. The theories of both two- and three-dimensional problems are developed and applied to the analysis of engineering problems in excavation and underground mining in mountainous areas. The agreement of the theoretical results with the field measurements shows that our model is satisfactory and the formulae obtained are valid and thus can be effectively used for predicting the displacements and deformations and the safety evaluation of the buildings on the ground.     

官庄铁矿深埋破碎矿体开采岩体变形测试分析

 以大量实测资料为基础,分析官庄铁矿北区深埋破碎厚矿体开采引起的围岩变形和地表移动规律。实测结果表明,官庄铁矿北区地表下沉属于连续下沉,岩层破坏主要是缓慢型破坏。分析过程中,把几种实测分析方法和数值分析法有机结合在一起,形成岩体移动变形综合研究方法,对地下开采引起的岩体移动机制进行具体分析。分析中所采用的实测分析类方法包括蠕变试验分析、地表移动观测分析、围岩变形监测分析、原岩应力量测分析;数值分析类方法包括ANSYS和FLAC。结合官庄铁矿工程实例,通过具体测试分析,探讨深部开采岩体移动变形规律及特点,即深部开采覆岩移动变形具有均匀、整体压缩变形等特点,地表移动连续且周期较长。实践证明,所采用的综合研究方法是分析岩体移动和地表下沉机制的有效途径。     

鲁中矿区地下开采对竖井井塔楼的影响分析

针对鲁中矿区软岩地层地下开采引起岩体移动变形及竖井井塔楼倾斜变形的工程实际情况，将该矿区深埋金属矿体开采引起的岩体移动变形这一客观现象视为一随机事件，建立了开采岩体移动分析数学模型，并利用该模型对开采引起采区岩体移动变形及竖井井塔楼所处地表移动变形进行了具体计算分析。分析结果表明，理论预测值和工程实际观测结果吻合很好；在软岩地层条件下，矿体开采地表移动变形的影响范围有随着采深的增加而逐渐增大的趋势。这些结果可用于矿山竖井及井塔楼的安全评价。     

圆形断面隧道开挖引起的地表及岩土体的位移和变形计算研究

 隧道开挖必然会对地表环境产生一些影响,使地表产生沉降和水平位移等。基于随机介质理论推导出隧道开挖引起的地表及岩土体移动和变形的一般公式,并对圆形断面隧道开挖进行专门研究,求得一般计算方程。由于该方程在数学上的积分困难,采用在水平方向进行积分,而在深度方向进行若干条分的方法,求得圆形断面隧道开挖引起的地表及岩土体的位移及变形的半解析解,并通过计算机编程实现计算,应用方便。最后根据地表保护分类等级,探讨隧道开挖对周围环境影响的安全评价问题,提出地表变形破坏准则,即当地下开挖引起的地表水平变形大于6 mm/m时,可以认为是不安全的。通过工程实例,将理论分析结果和现场实测资料比较,二者较为吻合,说明所提出方法的可靠性,研究成果为减少隧道施工所造成的对地面建筑物和设施的损害提供理论依据并对隧道安全施工有一定的指导意义。     

地下通道开挖对邻近条形基础的影响

运用理论分析和数值模拟相结合的方法研究了地下通道开挖引起地表沉降及对邻近条形基础的影响,并给出了条形基础竖直沉降和水平位移最敏感距离的估算方法。文章首先针对无条形基础的自由场地基运用三维快速拉格朗日差分软件FLAC3D进行数值模拟并与Peck推导的理论公式即Peck公式进行地表沉降的对比验证,证明该数值模型的可靠性。然后通过数值模拟,研究了距地下通道中心轴线不同距离的条形基础在地下通道开挖时的沉降和水平位移。最后,根据计算结果给出邻近条形基础的地下通道开挖的安全距离,为安全施工提供依据。     

关于圆形隧道卡斯特纳公式的讨论

隧道围岩的应力及变形是隧道力学中的基本问题,它直接影响到隧道的安全评价及施工支护措施。20世纪50年代提出的卡斯特纳公式,描述了圆形隧道的塑性区半径和塑性区的应力分布规律,公式已成为隧道力学分析的理论基础。以满足莫尔-库伦准则或Mises准则的理想弹塑性材料为例,按照塑性力学加卸载准则,证明了圆形隧道的开挖过程是加载过程,支护过程是卸载过程;对圆形隧道开挖和支护过程进行了弹塑性FLAC有限差分数值计算,同时针对外压和地应力均为0、内压值为支护应力的隧道进行弹性分析。结果表明,围岩的应力分布在开挖后与卡氏公式相符,但在支护后则与卡氏公式不符。弹塑性分析中,支护引起的围岩应力增量及位移增量分别与弹性分析中的应力和位移相同。因此在涉及塑性变形的隧道力学分析中,卡氏公式只适用于开挖阶段,不适用于支护阶段。     

Fuzzy genetic programming method for analysis of ground movements due to underground mining

The prediction of ground surface movements is an important problem in rock and soil mechanics in the excavation activities especially the coal and metal mining. Based on results of the statistical analysis of a large amount of measured data in underground excavation engineering, the fuzzy genetic programming method (FGPM) of ground surface movements is given by using the theory of fuzzy probability measures and genetic programming (GP). And genetic programming approach is proposed to determine the parameter of ground surface movements due to underground mining of coal in this paper. Genetic programming is trained by used practical mining induced surface movement data. The agreement of the theoretical results with the field measurements shows that the FGPM is satisfactory and the formulae obtained are valid and thus can be effectively used for predicting the ground surface movements due to underground mining, especially the mining of coal and metal.     

Analytical solution for the excavation of circular tunnels in a visco-elastic Burger’s material under hydrostatic stress field

By excavating an underground space, the state of stress and displacement are changed in comparison to the initial state. This variation depends on the advance of the tunnel and on the rheological behavior of the hosting rock mass. In this paper, the effect of creep, in the response of the tunnel is discussed. The objective of the paper is to predict time–dependent displacement of the tunnel wall, after stopping the excavation or after installing the support system. The rock mass is assumed to be isotropic and homogenous and incompressible. The tunnel is assumed to be circular and driven in a hydrostatic stress field. The rate of excavation is considered to be infinitely large. The Burger’s body which is able to model the primary and secondary creep regions of the rock mass is applied. In such a condition, an analytical solution for predicting time-dependent deformation of tunnel wall is derived. Thereafter, the application of the proposed solution is illustrated through three examples. The examples are analyzed numerically using the finite difference code FLAC. The results obtained from numerical analyses show proper agreement to the results of proposed solution.