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相似文献
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1.
软岩蠕变理论及其工程应用   总被引:47,自引:14,他引:33  
地下工程的施工经常遇到软岩。这类岩体抗压强度较低,具有明显的流变特性,蠕变变形量较大,常造成支护的失稳和破坏。在分析地下工程的稳定性或对地下结构设计时,应充分考虑这一特性,按流变力学理论进行分析和设计。通过现场取样,采用自行研制的重力杠杆式岩石蠕变试验机,并配备三轴压力室,对泥岩进行了三轴蠕变试验。试验结果表明,泥岩的蠕变具有非线性。根据试验结果,建立了泥岩的非线性蠕变方程。根据上述非线性蠕变方程,分析了围岩的应力场和位移场,并对不同支护强度和应力状态下的蠕变变形进行了系统的分析。理论研究结果表明,控制围岩过量蠕变变形的根本途径是改善围岩应力状态,适当提高锚杆或锚索的初始预应力,从而为有效控制深部开采时围岩的有害变形提供了理论依据。  相似文献   

2.
深部巷道围岩分区破裂三维地质力学模型试验研究   总被引:13,自引:3,他引:10  
 为模拟分区破裂的产生条件和破裂机制,以淮南矿区丁集煤矿深部巷道为工程背景,通过相似材料三维地质力学模型试验再现深部巷道围岩分区破裂的形成过程,通过多种测试手段获得巷道围岩内部的应变和位移呈现波峰和波谷间隔分布的波浪形变化规律,从巷道围岩的破裂现象及其应变和位移的变化规律,有效揭示深部巷道围岩分区破裂的形成条件和破坏规律,为深入研究深部巷道围岩的非线性变形破坏机制奠定坚实的试验基础。  相似文献   

3.
中国矿业大学深部岩土力学与地下工程国家重点实验室于2008年5月获科技部正式批准建设,是以深部岩土体基础理论和深部重大地下工程研究为特色,在深部地下工程研究领域特色明显的实验室,实验室的依托单位为中国矿业大学。目前,实验室以创建阐述深部岩土介质特殊力学性质的理论创新体系和构建解决深部地下工程复杂稳定行为的技术创新体系为总目标,以深部岩体力学与围岩控制理论、深部土力学特性及与地下工程结构相互作用、  相似文献   

4.
深埋隧道围岩损伤破坏模式的数值试验研究   总被引:1,自引:0,他引:1  
 深部岩体具有内禀特性。在开挖过程中,由于应力重分布导致围岩损伤破坏,传统岩体力学未能有效揭示其破坏机制。随着细观损伤岩体力学的发展,采用损伤观点解决深埋隧道围岩破坏问题逐渐显示出其优越性,但目前仅在均质性假设的基础上对应力状态和破坏判据进行研究,缺乏对其破坏全过程的相关研究。采用RFPA2D软件对通渝隧道二叠系栖霞组岩性为石灰岩且埋深超过1 000 m的K22+029断面在开挖过程中围岩的渐进破坏过程进行模拟,使用EMS–2型工程多波地震仪实测围岩破坏前、后波速的变化,定量模拟计算围岩损伤度的变化,揭示深埋隧道围岩破坏过程的损伤演化特性及损伤破裂过程中声发射、剪应力及岩体纵波波速等因素的变化特性,得出深埋硬岩隧道以拉剪型破坏为主,围岩破坏顺序依次为拱顶开裂→左、右拱肩裂纹扩展→左、右拱肩围岩深部裂纹;损伤过程中声发射事件数与围岩损伤程度近似成正比关系;损伤围岩表现出明显的非线性特性和损伤局部化特征。所得结论对于隧道施工支护具有指导意义,也为揭示深埋隧道围岩破坏机制进行有益的尝试。  相似文献   

5.
平顶山矿区深部大规模松软围岩巷道支护技术   总被引:1,自引:1,他引:0  
针对平顶山矿区深部大规模松软围岩稳定性控制问题,以典型大规模松软围岩巷道为研究对象,研究确定其围岩的赋存条件,采用离散元方法模拟巷道围岩的变形破坏过程,揭示其破坏机制,提出相应的支护对策,结合深部巷道围岩稳定性控制理论拟定支护的总体思路,确定具体支护方案,研发围岩巷道的抗折抗裂喷层技术及深部巷道底臌治理技术。研究结果表明:围岩承受的高地应力与其自身低强度之间的矛盾是造成深部大规模松软围岩巷道失稳的主要原因;巷道首先在拱顶、底板中央区及两侧边墙受张拉破坏,拱肩及两侧底角受剪破坏,破坏区范围逐渐向深部扩展直至失稳。现场实测数据表明:在方案实施2个月后,锚杆、锚索受力在较高值趋于恒定,充分发挥了支护作用;水平收敛、拱顶下沉和底板臌起趋于稳定,大规模松软巷道围岩稳定性得到有效控制。  相似文献   

6.
深部岩体具有内禀特性。在开挖过程中,由于应力重分布导致围岩损伤破坏,传统岩体力学未能有效揭示其破坏机制。随着细观损伤岩体力学的发展,采用损伤观点解决深埋隧道围岩破坏问题逐渐显示出其优越性,但目前仅在均质性假设的基础上对应力状态和破坏判据进行研究,缺乏对其破坏全过程的相关研究。采用RFPA2D软件对通渝隧道二叠系栖霞组岩性为石灰岩且埋深超过1 000 m的K22+029断面在开挖过程中围岩的渐进破坏过程进行模拟,使用EMS–2型工程多波地震仪实测围岩破坏前、后波速的变化,定量模拟计算围岩损伤度的变化,揭示深埋隧道围岩破坏过程的损伤演化特性及损伤破裂过程中声发射、剪应力及岩体纵波波速等因素的变化特性,得出深埋硬岩隧道以拉剪型破坏为主,围岩破坏顺序依次为拱顶开裂→左、右拱肩裂纹扩展→左、右拱肩围岩深部裂纹;损伤过程中声发射事件数与围岩损伤程度近似成正比关系;损伤围岩表现出明显的非线性特性和损伤局部化特征。所得结论对于隧道施工支护具有指导意义,也为揭示深埋隧道围岩破坏机制进行有益的尝试。  相似文献   

7.
深部的概念体系及工程评价指标   总被引:53,自引:13,他引:40  
随着开采深度的增加,岩爆、瓦斯突出、流变、底板突水等非线性动力学灾害现象日趋增多,严重影响了深部资源的安全高效开采。深部开采工程中产生的岩石力学问题成为目前国内外采矿及岩石力学界研究的焦点。针对深部工程所处的特殊地质力学环境,通过对深部工程岩体非线性力学特点的深入研究,建立了深部的概念体系,指出进入深部的工程岩体所属的力学系统不再是浅部工程围岩所属的线性力学系统,而是非线性力学系统,传统理论、方法与技术已经部分或绝大部分失效。以难度系数及危险指数作为深部工程围岩稳定性控制难易程度的评价指标,能够综合反映深部工程岩体的力学特性与工程特性。  相似文献   

8.
深部软岩隧道施工性态时空效应分析   总被引:20,自引:7,他引:13  
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。  相似文献   

9.
由于作用在初期支护上的围岩压力大,高地应力软弱围岩隧道开挖后经常出现围岩大变形、喷混凝土开裂、钢架扭曲等破坏现象,影响隧道的施工和长期运营安全。依托宜万铁路堡镇隧道,通过对围岩压力、初期支护喷混凝土应力、钢架应力、锚杆轴力和围岩深部位移等的现场监测,得到围岩压力与初期支护体系各子构件的力学特性,讨论其随时间的演化特性和沿隧道横断面的空间分布规律,指出围岩压力、钢架应力、喷混凝土应力随开挖进程存在急剧变化阶段,受施工扰动的影响显著,敏感性依次降低,沿洞周分布总体表现出“上部大,下部小”等特征。研究方法和结论为建立科学合理的高地应力软弱围岩隧道支护结构设计方法具有一定的指导和借鉴意义。  相似文献   

10.
深部巷道围岩的分区破裂机制及“深部”界定探讨   总被引:32,自引:15,他引:17  
通过分析巷道围岩的应力状态和变形破坏多阶段、多水平的性状,揭示巷道围岩最大支撑压力区的体积变形状态及其后果,得出深部围岩区域破裂现象的发生条件、岩体的初始压力和围岩全过程变形状态,尤其是围岩峰值后状态下材料的残留强度芙系。根据分区破裂现象的出现条件,提出界定浅部及深部工程活动的标准:浅部工程——坑道最大支撑压力区不破坏的深度:深部工程——坑道最大支撑压力区发生破坏的深度。  相似文献   

11.
1 INTRODUCTION With a great increase in the power of digital computers,the numerical analysis methods for the engineering purpose have been developed in the last decade. Especially,the stress analysis is one of the most popularly used numerical methods. The calculated results of the stress analysis are usually illustrated by stress contour. However,only stress is not enough to estimate the degree of safety or stability for the material strength depending on confining pressure. In suc…  相似文献   

12.
岩体稳定性分析与评判准则研究   总被引:38,自引:9,他引:29  
在评价现有岩体稳定性分析方法的基础上,指出其中的不足之处。从摩擦理论和矢量几何出发,基于非线性有限元计算成果,导出了三维可能滑体的抗滑稳定安全系数计算公式,并根据工程稳定问题的力学机理,建立了岩体稳定性评判的干扰能量法。针对没有明显滑动面的岩体稳定性问题,基于可量化的干扰能量准则和静力准则,建立了确定潜在滑动面、最危险滑向和最小安全系数的失稳警戒指标的量化标准,完善了岩体稳定性评判体系,从而为解决没有明显滑动面的岩体稳定性评判量化指标这一难题奠定了力学基础。地下洞室群及高拱坝坝肩稳定性的工程实例计算表明,根据岩体的干扰能量值及等值线分布情况定出滑面,按静力法和干扰能量法量化评判岩体稳定性是合理可行的。  相似文献   

13.
高地应力诱发的岩爆灾害是目前深部地下工程经常遇到的工程地质问题。现场地应力测量是岩爆预测的重要前提,根据三山岛金矿深部测量和岩体赋存状况的特点,优化应力解除测量技术并在矿区深部进行现场实测。提出采场岩爆发生的2个必要条件,即岩石具备储备高应变能的特性和采场具备高应变能积聚的应力环境。基于地应力实测与岩石力学室内试验结果,采用多准则判据对矿区深部发生岩爆的倾向性做出定性分析与评价。FLAC3D数值模拟分析揭示深部开采引起的采场围岩能量积聚、分布状况及变化规律。首次采用地震学的知识,对三山岛金矿未来深部开采过程中可能诱发岩爆的地点和级别做出预测。研究成果为深部地下工程岩爆的预测、预报提供新的思路和途径。  相似文献   

14.
裂隙岩体大型洞室群施工顺序优化研究   总被引:17,自引:0,他引:17  
采用近年来对断续节理岩体本构关系的研究成果,从岩体稳定性出发,考虑现场施工的约束条件,在每次开挖两个分块的前提下,对某大型节理岩体地下厂房洞室群施工顺序做了优化分析。发现优化方案比原有方案围岩稳定性有较大程度的提高,并得到一些有益结论。  相似文献   

15.
断续节理岩体宏观变形特性差异性的分形估计   总被引:1,自引:0,他引:1  
岩体结构的复杂多变是造成节理岩体宏观力学特性差异怀的重要原因。应用分形几何学中的分维数作为描述岩体结构的定量指标,建立了分维数与岩体变形参数的相关模型,进而系统研究了某重大水电工程大型地下厂房不同工程部位的围岩变形特征。  相似文献   

16.
复杂应力状态下断续节理岩体断裂损伤机理研究及其应用   总被引:20,自引:13,他引:7  
应用断裂力学和损伤力学的理论,研究断续节理岩体开挖卸荷过程中渐近破坏的力学机制,从压剪和拉剪两种应力状态出发,建立了复杂应力状态下断续节理岩全的损伤演化方程,并将其应用于某矿山开采过程围岩破坏特征分析中,结果表明理论计算与工程实践较为吻合。该方法为定量分析地下工程围岩破坏过程提供了理论依据。  相似文献   

17.
针对地下工程稳定性分析与优化的常规指标在高地应力条件下的局限性及传统的能量释放率岩爆指标把岩体看成不发生脆性破坏线弹性体的不足,提出局部能量释放率新指标。该指标的实现是通过在数值计算中追踪每个单元弹性能量密度变化的全过程,记录单元发生脆性破坏前后的弹性能密度差值,得到单位体积岩体突然释放的弹性能量。该指标可更好地定量预测高地应力下地下工程开挖过程中岩爆发生的强度、破坏位置与范围,由该指标求出的围岩释放能又可作为地下工程开挖方案的优化指标。对太平驿水电站引水隧洞工程不同开挖步长下能量释放率指标的算例进行分析。分析结果表明,该指标具有一定的科学合理性。最后将该指标应用于黄河拉西瓦水电站大型地下厂房的开挖方案优化,用于指导该工程的科学设计与施工。  相似文献   

18.
随着地下工程开挖深度的增加,深部洞室围岩中将出现与浅埋洞室破坏模式迥异的分区破裂现象。为进一步研究分区破裂现象的形成机制,基于应变梯度理论和连续损伤力学建立分区破裂弹性损伤软化模型,推导考虑平面外应力影响的准平面应变问题的平衡方程和边界条件,应用Matlab求得深部洞室围岩中径向位移、径向应变和应力的波峰和波谷交替出现的振荡型变化规律。理论计算值与地质力学模型试验实测值在量值与变化规律两方面均符合较好,这证实了分区破裂弹性损伤软化模型在解释深部岩体分区破裂问题中的适用性。深部洞室围岩中应力场的波峰和波谷交替出现的振荡型变化规律是导致分区破裂现象出现的关键原因。  相似文献   

19.
岩体地震动力破坏问题研究   总被引:4,自引:1,他引:3  
 研究岩体在地震动力作用下的破坏机制需要结合岩石力学、工程地质、地震工程、地震学等诸多学科。本文首先简要评论了岩石动力学的研究现状,然后对两种主要的动荷载——爆破和地震进行对比,通过对地震波产生的动应力和岩体强度特性的比较,认为岩体在地震动力作用下主要是拉张破坏和结构面破坏,并提出了岩体地震动力破坏的极限深度,最后讨论了地应力和地形对岩体地震动力破坏的重要影响。  相似文献   

20.
锦屏二级水电站引水隧洞围岩稳定分析及支护设计   总被引:18,自引:9,他引:9  
锦屏二级水电站引水隧洞地处高山峡谷地区,埋深大、洞线长,高地应力、高外水压力问题突出。按照围岩是地下工程中主要的承载结构这一设计思想,应用弹塑性有限元法分析了锦屏二级水电站引水隧洞开挖及支护过程中围岩的变形规律与特征、围岩应力分布及其变化规律、塑性区范围,比较研究了不同渗控方案对隧洞围岩和衬砌的工作状态的影响,得出了一些对高地下水位条件深埋引水隧洞的支护设计有普遍意义的结论。  相似文献   

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