Rosenblueth方法在软破围岩锚喷支护系统评价中的应用

软破岩的特点是成分复杂 ,裂隙发育 ,含有膨胀性矿物。在软破岩中的巷道围岩的地压是变形压力 ,它首先表现为侧壁岩体鼓胀成楔形被挤出。这种现象与Rabcewicz提出的软岩剪切滑移理论基本吻合。对这类围岩最为有效的支护形式是锚喷支护 ,由于软破岩的特点和复杂性 ,其本身和锚喷支护结构的力学参数和失效机理存在不确定性。对这类地下结构的稳定性分析时最为合适的是采用能考虑不确定性的可靠度方法。在建立可靠度方程时 ,按照该类岩体的地压特点 ,将承载结构分成两个子结构 ,根据子结构变形特点和受力条件建立结构总体极限状态方程。由于总体极限状态方程是在圆形巷道的基础上建立的 ,因此在文中还给出了一般形状巷道转化为等代圆形巷道时其半径的四种计算方法。最后给出了一个工程算例。     

岩体参数反演计算的稳定性研究

将锚杆支护与围岩注浆相结合,即采用锚注支护,在软岩巷道支护中获得了广泛的应用,但锚注支护岩体参数的确定相当不易。本文从工程实际中比较容易量测的位移入手,采用反分析方法,确定锚注岩体的等效力学参数,为锚注支护巷道围岩稳定性评价及锚注支护参数的合理确定奠定理论基础。     

松散软岩巷道破坏的颗粒离散元模拟分析

松散软岩巷道的开挖与支护问题一直是理论与工程难题,围岩破坏机理则是围岩变形控制的关键。结合具体工程,针对一种典型的松散软岩,根据其地质条件和物理力学特性,采用颗粒离散元软件对软岩中巷道的开挖过程进行了数值模拟。文章还再现了软岩从开挖到破坏的整个力学演变过程,以及围岩在一定范围内从裂隙产生到贯通的整个渐进式破坏过程,详细分析了围岩各个关键部位的应力特征,得到巷道围岩应力分布特征图。在等围压的情况下,岩体还表现出较好的成拱效应,能够较好地自稳,得到巷道围岩成拱示意图。分析结果与巷道弹塑解能很好地吻合。以上结果表明,颗粒离散元对类似的岩土工程力学过程和机制的分析有很好的运用前景。     

高应力软岩巷道围岩变形破坏研究

 以某有色金属矿山巷道为例, 给出了高应力软岩的定义, 论述了高应力软岩的特征、形成条件以及高应力软岩巷道围岩的变形破坏特征和类型, 分析了巷道开挖前后地应力状态的变化及其对围岩变形破坏的影响, 并从岩体和工程岩体围压状态变化和强度变化角度探讨高应力软岩围岩的变形破坏机理。     

高边墙地下洞室洞壁围岩板裂化实例及其力学分析

本文用鲁布格电站地下厂房边墙围岩开裂为例,讨论了板裂介质岩体力学的一个新领域,即高边墙地下洞室在高地应力作用下板裂化引起的围岩破坏和变形问题,它对研究地下洞室稳定性,岩体改造和变形监测反分析等将有新的启示。     

三峡工程地下厂房围岩稳定性研究

三峡工程地下厂房围岩稳定性问题是地下厂房主要的岩石力学问题。以地下厂房岩石力学试验及地应力测试结果为基本资料,采用有限元数值计算、工程岩体分级、围岩块体分析等分析手段,对地下厂房围岩稳定性问题进行了研究,并对围岩稳定性及必要的支护措施进行了讨论。     

软岩巷道三锚联合支护技术研究及应用

本文基于许疃煤矿82下采区上部车场面临的巷道变形破坏严重的问题,分析其围岩破坏机理为软岩破碎巷道受到采动影响及其岩体较为破碎所致。运用三锚联合支护方法实现了巷道的稳定性支护,并在此基础上,提出三级压力拱力学模型。最终通过现场实测验证了该支护技术的适用性,为类似矿井的准备巷道支护提供参考依据。     

基于FLAC3D的巷道分步开挖支护稳定性模拟研究

针对陈四楼煤矿-850m深部软岩巷道,为研究巷道开挖时和支护后围岩稳定性,本文基于巷道围岩支护理论,采用FLAC~(3D)对巷道围岩进行模拟,锚杆加喷浆支护的方式,提高锚固岩体的稳定性,并对锚喷支护前后的围岩应力和位移变化进行分析。研究表明支护后围岩塑性区范围减小幅度在20%～30%,且最大应力值下降10. 88%;有支护下的围岩位移变形量仅为未支护时围岩位移变形的5. 9%;发现第二次支护对第一次支护具有加固作用,且随着开挖深度及长度的增加,支护体最大应力值和位移值均有所增加。研究工作可为相似深部软岩巷道支护工作提供依据。     

深部软岩隧道施工性态时空效应分析

随着我国交通事业的迅速发展,在深部岩体中修筑隧道工程已必不可少,随之而来的深部岩体所具有的特殊工程地质问题也更加突出。主要对深部软岩隧道工程中施工力学性态和变形时空效应进行三维非线性黏弹性数值模拟,并将计算结果与现场实测数据进行比较验证。研究结果表明,计入围岩流变效应,考虑深部软岩隧道时空效应影响,在作业面影响范围内,开挖面空间效应占主导因素,围岩应力随距作业面距离的加大而逐步释放;在此范围外,软弱岩体流变属性得以充分发挥。通过分析和施工实践证明,对于深埋软岩隧道应尽早施作衬护,以改善承载环范围内围岩受力,减少扰动,提高围岩自承能力;由于软岩流变效应显著,必须适时设置二次衬砌以承受来自围岩的后期流变压力,限制围岩大变形。研究成果丰富了地下工程施工力学理论,可应用于工程实践。     

关于软岩流变特性与软岩工程支护的几点看法

（1）近年来,在我国的水工、道路及矿山建设中,越来越多地涉及到软岩工程问题,大量工程实践提供了众多成功经验和失败教训,成为软岩技术发展的推动力。软岩工程开挖后,支护系统除承受松脱岩石自重外,主要需承受随时间增长的变形压力,围岩变形与支架压力不仅取决于原岩应力、岩体性质,而且,取决于支架刚度和架设时间等因素,并且,随时间增长而改变。显然,围岩一支护相互作用的时变性成为软岩工程稳定性的主要问题,软岩的流变性应是软岩工程（力学）研究的基本内容。（2）岩石流变试验是软岩研究的基础工作。通常,需要进行几组单…     

岩体地下结构围岩稳定非概率可靠性的凸集合模型分析方法

在岩体地下结构围岩稳定可靠性分析中,由于岩体的物理力学参数本身的特点,通常只能在岩体分类的基础上给出其变化的区间,要得到其概率密度分布函数和隶属函数是非常困难的。采用传统的统计概率和模糊概率模型得出的概率结论只具有理论上的意义。针对岩体地下结构围岩的特点,引进非概率的可靠性分析方法,采用凸集合模型描述基本参数的不确定性,将结构功能函数转化为仿射函数,对于给出了设计安全域的地下结构,利用仿射函数在凸集合域上求得响应输出区间,通过比较设计安全域和响应区间,确定其可靠性;对于没有明确给出设计安全域的结构,通过分析功能函数在凸集合模型上的均值与离差关系,给出其可靠性度量的非概率指标。在非概率凸集合模型分析方法中不必拟合概率密度函数和隶属函数,所需信息量少、准确度高,实例分析展示了凸集合模型分析方法的实用性。     

基于围岩松动圈的地下工程参数场位移反分析

 受爆破松动影响,地下洞室开挖后围岩强度会有所降低,根据松动损伤程度将其视为一个连续的三维“参数场”。由围岩松动圈的形成机制,分析地下洞室开挖后松动圈的计算方法,提出考虑松动圈的围岩参数场增量位移反分析法。针对岩土工程反分析计算量巨大的实际问题,对反演计算过程进行了基于MPI的主从式并行框架改进,运用计算机集群网络进行并行计算,减少了迭代计算次数和计算耗时,极大地提高了计算效率。通过对溪洛渡水电站右岸地下厂房的参数反演,得到了较好的反演效果,验证了此法的可行性和合理性。依据反演得到的参数场对现有支护设计及洞室围岩稳定状态进行评价,并对后续开挖进行预测,为工程设计施工提出合理建议,为地下工程参数反演提供了一种新方法和新思路。     

隧道围岩与支护结构变形协调控制机理及工程应用

为解决高应力下隧道岩爆以及软岩大变形控制难题,本文从隧道围岩荷载与支护平衡、变形协调控制及围岩能量守恒三方面进一步分析地下工程平衡稳定方法的特点;根据不同围岩级别总结地下工程平衡稳定方法中隧道支护结构抗力与围岩变形特征曲线,并提出隧道围岩支护的施工建议;通过分析围岩与支护结构有效荷载传递规律与功能转换特征,揭示围岩平衡与支护结构变形协调控制机理,并结合高应变吸能层材料设计一种表征为“吸能让压 支承抗压”的一体化新型隧道围岩支护工艺。通过工程应用表明,基于新型支护工艺在岩爆、软岩大变形隧道中围岩压力降低28.09%,保障了隧道安全高效施工。     

可靠度反问题分析方法在地下软岩工程中的应用

介绍了概率随机可靠度计算理论中改进的一次二阶矩法及可靠度反问题计算理论.以一软岩巷道稳定可靠度的问题为例,应用可靠度反问题分析方法作了参数的计算,并对结果进行分析,表明该方法对地下软岩工程中设计参数的控制具有指导作用.     

围岩–支护作用机制评述及其流变变形机制 概念模型的建立与分析

 岩石地下工程支护理论的核心问题是围岩–支护相互作用机制。首先,分析卡斯特纳方程和围岩–支护作用机制存在的缺陷和错误,包括：(1) 模型对支护反力的产生及其支护时机、加载路径等力学处理不具有工程实际意义。(2) 由卡氏方程和弹塑性公式推导的围岩特性曲线在工程实际中不存在,因此也不存在与支护结构的支护特性曲线相交的可能性。(3) 将围岩特性曲线和支护特性曲线相交求解围岩–支护相互作用的平衡点存在概念及逻辑上的错误。然后,建立基于流变变形的围岩–支护相互作用机制的概念模型。最后,应用流变机制概念模型对工程实例进行计算,推演围岩与支护的相互作用过程,从理论上证实混凝土结构在一定条件下支护软岩巷道是可以的。提出的流变机制概念模型,既可以对围岩–支护相互作用给出定性解释,也可以应用于岩石地下工程的设计,理论基础可靠,能够应用于工程实践。     

岩体中地下多层圆形结构动力响应分析

在城市地铁隧道结构以及其它地下工程选型方面,常常采用圆形结构。根据地下圆形结构和围岩的特点,建立平面冲击波载荷作用下有岩石中多层圆形结构体系的动力广义泛函,并采用变分原理推导出体系的线性和非线性动力微分方程组。采用该方法对承受平面应力波的有软回填层的岩石中多层圆形结构进行弹塑性动力响应计算,研究地下多层圆形结构的动力特性和回填层厚度对结构体系动力响应的影响。给出软回填层削波减振的最佳厚度和围岩与回填材料的最佳声阻抗比。该研究结果适用于平面应力波荷载或地震荷载下,地下工程结构选型及结构动力学分析。     

钢格栅喷混凝土支护下的软岩控制效果分析

结合某地下工程施工软岩实际情况,为验证钢格栅喷混凝土初期支护设计强度的合理性,采用专业岩土分析软件FLAC-3D建立相应的数值模型,对支护设计参数的围岩控制效果进行了分析,并与现场实际观测效果进行了比较,证明了支护措施的科学有效性。     

溪洛渡水电站地下厂房岩体工程实践

 溪洛渡超大型地下洞室群玄武岩组内层间与层内错动带使得围岩非连续性和各向异性损伤问题突出,采用损伤弹塑性理论对围岩稳定性进行分析,以良好的施工组织与工艺水平对潜在的不稳定区域和地质缺陷部位实施精细化光面爆破,严格控制围岩的开挖损伤并保证岩梁等的优良成型。针对关键部位和地质缺陷部位进行补强加固并实施安全监测,利用现阶段监测成果对围岩稳定性预测进行检验,并对实际围岩安全性进行评价。针对典型复杂地下洞室的地质条件、稳定性分析、开挖与支护程序、安全监测成果分析等岩体工程实践环节的回顾,在设计理念和工程实施方面提出一些见解,可为类似超大地下工程实际提供直接借鉴。     

某水工隧洞开挖与支护的数值模拟

在软弱岩体中进行地下洞室开挖时,通常采用加大衬砌厚度来维持围岩的稳定。但工程实践表明,增加衬砌厚度也会带来一些问题,需要作进一步研究。采用摩尔—库伦弹塑性模型的有限元分析方法,模拟水工隧洞的开挖以及支护过程,研究不同厚度的衬砌及支护对洞室围岩稳定性的影响。计算结果表明,在软弱围岩的地下洞室的开挖过程中,单一增加衬砌的厚度并不是最优的选择。