断层破碎带隧道围岩稳定性分析

为研究断层破碎带隧道开挖过程中围岩稳定性以及拱顶沉降变化规律,对某断层破碎带隧道施工过程实施了监控,并采用回归分析的方法预测了该隧道两个断面的最终沉降.以该隧道为原型,基于有限元原理与岩体的弹塑性本构关系,采用ADINA软件,建立了有限元模型并进行了隧道开挖过程的模拟计算并预测了最终沉降.模拟计算结果表明:隧道开挖过程中最大垂直位移始终位于拱顶,上台阶左侧及上台阶右侧土体开挖后,拱顶下沉及周边收敛速率增大.现场监测结果与有限元模拟结果都证实了在断层破碎带围岩中采用预留核心土的隧道开挖方法能够有效控制拱顶沉降并预防塌方、冒顶等事故的发生等.研究成果可为隧道围岩稳定性研究提供理论依据,为隧道施工提供技术支持.     

隧洞围岩在超载和卸载状态下的破坏模式

围岩破坏模式分析是地下工程围岩稳定性分析、控制和支护设计的基础.围岩开挖是一个径向应力减小、轴向应力增大的复杂加卸载过程,当前常采用超载试验研究隧洞围岩的破坏模式.围岩的应力路径是影响其破坏模式的重要因素,而超载试验的围岩应力路径不同于加轴压、卸围压路径.为对比隧洞围岩在不同应力状态下的破坏模式,利用WE–600B型液...     

海底隧道穿越断层破碎带预注浆加固稳定性分析

通过三维有限元方法研究当隧道穿越断层破碎带时,采用不同注浆加固材料、不同注浆加固圈厚度对隧道围岩及初期支护受力和变形影响.得出:围岩未采取注浆加固时,塑性破坏主要集中在正常围岩与断层破碎带的过渡段;采取注浆加固措施后,破坏除发生在正常围岩与断层破碎带过渡段外还发生在各注浆加固段间的衔接处;对围岩进行注浆加固后,隧道拱顶最大沉降减小了一半多.同时,随着注浆加固圈厚度或刚度的增大,隧道拱顶位移、塑性变形的大小和分布区域、初期支护内的最大主应力都会相应的减小;通过改变注浆加固范围和注浆加固参数都可以实现对隧道的变形和受力的有效控制,两者在加固隧道围岩方面具有等效作用.     

矩形和直墙拱断面围岩巷道破坏的数值模拟研究

通过对岩石破坏特性和机理的分析,得出岩石破坏的剪切强度与参数的数学关系。在此基础上建立围岩巷道的数值模型,模拟围岩巷道在矩形和直墙拱等断面条件下的破坏过程,得出巷道在不同侧压系数条件下的围岩破坏特征。结果表明:同一断面形状,当侧压系数较小时,破坏裂纹首先出现在两帮,随着荷载的增大,破坏裂纹由底部向顶部转移;另外基于矩形和直墙拱形断面巷道的数值模拟,得出了围岩巷道的破坏是一个渐进的过程,并伴随应力场而不断转移,且在相同侧压系数和外荷载条件下,矩形巷道破坏较为严重。分析矩形巷道和直墙拱巷道变形破坏过程,为合理寻求巷道设计和支护方法提供依据。     

动静载叠加作用下深部巷道围岩变形破坏数值模拟研究

在深部煤矿开采中,巷道往往处于高地应力和强动力扰动的动静载叠加应力环境.由动静载叠加诱发的围岩严重变形破坏甚至灾变失稳现象屡见不鲜,严重威胁煤矿的安全高效开采.因此,对动静载叠加作用下巷道围岩变形破坏规律的研究具有非常重要的理论价值和工程意义.本文以数值模拟中非线性动力计算为手段,研究了不同初始应力场及不同动载条件对巷...     

软弱围岩隧道变形破坏机制及处治措施

为深入研究软弱围岩隧道产生变形破坏的机制及其处治措施,选取四方山隧道为工程实例,分析其产生局部掉块、拱架剪切变形、塌方等病害的特征。在此基础上研究了该隧道产生变形破坏的机制,从而有针对性地提出了相应的处治措施,并利用数值模拟手段对处治效果进行了全面评价。研究结果表明:1四方山隧道产生变形破坏的主要原因在于其受到水平岩层、地应力、地表防排水、人为因素等的影响;2采取加强初期支护及基底锚注加固措施后,该隧道水平、竖向位移得到有效控制,软弱破碎围岩中的节理、裂隙减少,避免了地下水渗入而引起的基底围岩膨胀;3处治后,隧道初期支护结构的水平位移大幅下降,围岩塑性区范围减小,竖向位移大幅降低,隧道处于稳定状态,塌方变形处治效果良好。     

破碎围岩浅埋偏压隧道衬砌荷载的计算方法

隧道洞口大都会面临围岩破碎、浅埋和偏压等不良地质地形情况,现行规范只给出了偏压隧道衬砌荷载的计算方法。对于破碎围岩浅埋偏压隧道,根据现场情况及实测的衬砌受力和变形特征表明其与规范假定不同,不宜直接利用规范方法。通过工程实例分析及隧道三维数值分析结果提出了浅埋偏压隧道破碎围岩的破坏模式,即隧道开挖后深埋侧岩体滑塌下落挤压支护结构使其向外侧变形,从而外侧支护受到被动土压力。根据提出的破坏模式,将隧道开挖后围岩主要分为滑塌区和被动区,在此基础上利用极限平衡法推导出了衬砌荷载的计算公式。将计算得到的结果与现场实测值对比发现,对于围岩极其破碎且存在较严重偏压的浅埋隧道工程,提出的计算方法比采用规范方法更接近实际情况。     

高碾压砼重力坝层面失稳破坏的模拟分析

以龙滩高碾压混凝土重力坝为工程背景,对高碾压混凝土重力坝的水平软弱层面,从局部裂缝扩展到整体破坏的全过程进行了模拟分析.在充分考虑到碾压混凝土的多相非均匀性细观结构特征的基础上,运用材料破坏全过程的分析软件系统MFPA2D对高碾压混凝土重力坝进行了分析,模拟给出了高碾压混凝土重力坝破坏过程的应力以及破坏单元分布图,并对碾压混凝土重力坝的破坏过程进行了分析.结果表明,裂缝扩展的第二阶段为破坏过程的关键阶段.     

高应力破碎顶板煤巷围岩破坏机制及复合支护设计

随着煤矿开采深度的不断增加,深部地质力学环境变得更为复杂,地应力越来越大,给煤矿巷道支护和开采带来很大困难.运用数值模拟试验和现场工业性试验,对深井复合高应力破碎顶板软岩巷道的支护问题进行了研究,提出对该类型巷道采用以锚网索槽钢为主的复合支护形式.实践证明,以锚网索槽钢为主的复合支护形式,必要时进行注浆加固,能有效控制巷道围岩变形,保证巷道的安全使用.     

茶镇隧道围岩松动圈范围测量与研究

为了向隧道围岩支护设计提供可靠的松动圈厚度理论依据,以茶镇隧道的工程实际为例,通过弹塑性理论分析,采用围岩深部位移测量的方法,计算了茶镇隧道围岩松动圈的分布范围,分析了茶镇隧道围岩松动圈对围岩稳定性、锚杆支护参数设计合理性的影响.研究结果表明:通过理论计算得出的松动圈厚度为1.9mB2.0m.     

变质岩区隧道开挖作用下围岩应力场变化及其稳定性分析

为研究复杂工程地质条件下的隧道围岩在施工过程中的力学特征,以陕西省石泉县喜河—后柳改建公路的拟建隧道为研究对象,以有限元为研究方法,基于其地形地貌、地层岩性、水文地质等工程地质特征数据,形成模型相关参数,以此建立隧道三维地质数值分析模型,利用隧道钝化模拟单向全断面开挖的施工工况,探讨其应力分布特征及变化规律。结果表明:开挖的隧道会表现出显著的应力集中现象,其对隧道顶部围岩稳定性影响最大;在本模型中,隧道开挖未支护时,天然应力处于临界状态的中风化绿泥石石英片岩和断层带整体处于破坏的应力状态,而开挖前相当稳定的微风化绿泥石石英片岩、微风化石灰岩、微风化闪长岩在开挖时大部分处于稳定状态,只有局部处于破坏状态,而微风化碳质石英片岩稳定性不受影响;在参考监测数据中,中风化绿泥石石英片岩开挖后失稳,其他岩层处于稳定状态。     

隧道侧岩溶分布对围岩稳定性影响的数值模拟研究

以朝东岩隧道为背景,运用二维弹塑性分析研究了隧道侧面45°和正侧面不同大小、不同距离的溶洞分布对隧道围岩稳定性的影响。研究结果表明:隧道侧面溶洞随距离的增大,围岩稳定性增强,距离与隧道开挖引起的释放位移之间存在明显的相关关系,影响的分界线大约在溶洞尺寸的2～3倍;在拱顶附近的周边释放位移比底部的释放位移大。同时隧道侧面的溶洞容易引起隧道开挖过程中的偏压现象,隧道整体向溶洞一侧发生释放位移。     

基于灰色控制方程的围岩稳定性分析

目的 用灰色理论的控制方程解决实际工程中国岩稳定性的预测问题.方法 对于复杂地质条件和不同施工方法作用的围岩变形现场量测数据,提出了采用灰色系统理论分析判断围岩稳定性的控制方程.结果 通过灰色线性回归组合模型的分析,建立了描述围岩变形的位移、速率以及加速率的灰色控制方程,并以沪昆铁路客运专线贵州段刘家庄隧道监控量测数据为实例,运用灰色控制方程判断围岩的稳定性并进行稳定性预报.结论 在围岩稳定性预测中,灰色控制方程具有较好的适用性,可以较准确的预测围岩变形,确保工程安全.     

三软煤层大采高综采围岩控制技术

根据三软煤层围岩力学性质,研究了直接顶与老顶的构成和直接顶、老顶初次来压与周期来压步距以及顶板压力的变化规律,提出了加大初撑力及时护顶等控制顶板运动显现的措施以及防止煤壁片帮和支架插底的技术措施并付之实践,取得了三软煤层大采高控制围岩的预期效果.     

软弱围岩地段断层形态对大断面隧道的稳定性影响分析

依托三清高速西山营隧道,采用数值模拟与现场监测的方法,探究断层形态对隧道围岩变形及支护结构稳定性的影响,提出最佳加固方案。结果表明：拱顶沉降最大值随着断层厚度的增加呈“对数”曲线增长趋势,随着断层倾角增大呈“抛物线”曲线分布,当断层倾角达到90°时达到最大;最不利断层形态为倾角+厚度(83°+70 m);进而建立优化加固对比数值模型,得到管棚注浆加固能够有效控制围岩变形,抑制塑性区发展。结合实测数据发现模拟值与实测值相差较小,验证数值模拟结果的正确性。     

三软煤层大采高综采围岩控制技术

根据三软煤层围岩力学性质,研究了直接顶与老顶的构成和直接顶、老顶初次来压与周期来压步距以及顶板压力的变化规律,提出了加大初撑力及时护顶等控制顶板运动显现的措施以及防止煤壁片帮和支架插底的技术措施并付之实践,取得了三软煤层大采高控制围岩的预期效果．     

高应力软岩隧道施工的时空效应分析

以湖南某高应力软岩隧道为背景,应用有限元软件ABAQUS对其施工的时空效应进行了分析,并对其影响范围及大小进行了研究,结果表明：高应力软岩隧道围岩稳定很大程度上受到隧道的＂空间效应＂及＂时间效应＂的影响,同时指出在施工时应尽早施加初期支护提高围岩自承能力,在围岩变形趋于稳定时施加二次支护坚决抑制软岩的流变所引起的大变形.     

围岩失稳的灰色预报

结合非线性回归分析,用灰色系统理论分析围岩稳定性,提出了围岩失稳的必要条件和几种提高模型精度的方法,并对围岩的失稳进行灰色预报．初步检验结果表明该方法具有一定的精度和实用价值．