水环境和非均匀地压联合作用下弱胶结软岩巷道围岩稳定性解析

针对高湿环境下弱胶结软岩巷道围岩稳定性问题,建立水环境-非均匀地压联合作用下弱胶结围岩系统力学模型,基于弹性位移势理论和叠加原理,推演水环境和非均匀应力场共同作用下围岩弹性应力公式,然后基于极限平衡法获得塑性区边界的隐函数计算方法,最后详细分析湿度场、侧压系数对围岩主偏应力和塑性区范围的影响.结果 表明:高湿环境下,硐壁将不出现拉应力,但湿度会造成临空面切向应力急剧增大,若超过单轴强度极限,则会加剧围岩的破坏;湿度影响导致围岩临空面主偏应力增大,同时由临空面向围岩深处衰减速率增大,但越过湿度影响边界后,主偏应力发生突变,围岩将呈现塑-弹-塑的变形状态,巷道支护难度提高;若非均匀应力场下围岩塑性区呈蝶形分布,则高湿环境会使得蝶形尖端贯通;若围岩塑性区呈椭圆状分布,则在湿度影响边界出现新月状或环形狭长塑性区;高湿环境下,围岩塑性区内部会产生弹性核.这些都将加剧围岩的失稳.     

小净距隧道群稳定性判定因素及施工顺序优化研究

小净距隧道群存在多种稳定性判定因素,为确定各判定因素之间的关联程度,以青岛地铁敦化路站为工程背景,结合修正Drucker-Prager模型,采用有限差分软件,得出6种不同施工方案下的最大拱顶沉降、塑性区体积、夹岩最大剪应力、锚杆最大轴力等判定指标值。以模糊灰色关联理论为基础,分析了各隧道群稳定性判定指标的主次顺序、隧道群施工最优方案。结果表明:锚杆最大轴力可作为对隧道群施工稳定性最主要的判定因素,拱顶最大沉降及塑性区体积可较为显著地反映隧道群施工稳定性,夹岩最大应力对稳定性影响较小;方案4及方案5可作为隧道群优选施工方案,等效应力分析验证了这2种方案的合理性。研究结果可供类似地铁工程的隧道稳定分析作参考。     

弱胶结地层立井井筒变形监测研究

针对弱胶结深厚松散地层立井井筒的灾变防控问题,基于双向受压混凝土强度破坏准则和厚壁圆筒空间轴对称问题位移解,研究新巨龙煤矿立井井壁的变形破裂极限值。采用深井多层位自动变形监测系统,在新巨龙煤矿副井井筒深度范围内选择了3个层位进行井筒变形连续动态监测,并评估了其井壁状态。结果表明:极限破坏状态下井筒内壁变形值为2.369 mm;在弱胶结地层底部含水层与基岩段交界处立井井壁变形量最大,约为井壁变形极限值的82.5%;井壁变形增量在一定范围内波动,其变形属于弹性变形。最后,根据监测得到的变形量反演了井筒的受力状态,所得井壁最大变形量区域的附加应力值小于井壁极限抗压强度。工程实践表明变形监测结果能够真实地反映井壁的受力状态,监测系统能够实现井壁安全状态的实时动态评估。     

厚冲积层深基坑Flac3D数值模拟分析研究

以济南第五医院基坑为实例,利用Flac3D数值模拟技术,建立了深基坑桩锚支护模拟模型。对支护结构进行开挖支护施工过程的三维动态模拟,得到深基坑水平位移、竖直位移和锚杆的内力、土体应力应变等数据,为深基坑支护技术的设计和施工提供指导,并对深入了解桩锚支护作用的机理有较大意义。     

异质软硬复合地层地铁车站穿越富水断层施工响应与控制

针对异质软硬复合地层地铁车站穿越断层施工变形控制难题，对断层影响下地铁车站开挖过程中围岩力学响应进行研究，探讨不同加固方案下车站围岩变形演化规律，为复杂条件下地铁车站穿越断层施工提供理论指导。以某地铁车站穿越富水断层破碎带为背景，通过室内实验确定特殊地层围岩物理力学性质及破坏特征，结合BQ围岩分级方法确定围岩等级；在此基础上采用有限差分数值模拟软件，对比研究有无地下水影响下地铁车站开挖后围岩应力及沉降变形分布特征，采用控制变量方法研究临时支撑与注浆加固对车站围岩整体稳定性的影响，进而确定合理的施工控制方案。研究结果表明：有无地下水对于异质软硬交叉地层的围岩物理力学特性影响明显，而侵入的辉绿岩尤甚，极易产生沿节理面的剪切滑移破坏；地下水影响下车站拱顶最大沉降值为6.5mm，较之无地下水条件下增大30%；辉绿岩部分（车站右部）最大拉应力为1.62MPa，远大于其极限抗拉强度1.25MPa，故无注浆加固条件下辉绿岩侧可能产生大范围破坏；全断面注浆降低了地下水对围岩变形的影响效果显著，以65°断层为界，断层倾角越小，全断面注浆宽度应越大；基于分析结果，提出全断面注浆+临时支撑+小进尺的过断层车站安全施工方案，监测结果表明应用效果良好。