东非某水电站地下洞室群开挖过程围岩力学行为演化及分析

以东非某水电站为例,通过三维数值模拟,分析地下洞室群开挖过程中围岩力学行为的演化,并进行稳定性分析,计算及分析结果表明,洞室整体稳定性较好,应力松弛部位应加强支护。分析结论可为项目的开挖和支护设计提供依据。     

麦积山隧道衬砌结构安全性有限元分析

利用ANSYS有限元分析软件,分别对某隧道变厚度衬砌结构与等厚度衬砌结构的内力进行计算和分析,结合公路隧道设计规范给定的极限状态方程,分别计算出强度安全系数,并进行对比分析研究衬砌厚度变化对其安全系数和结构稳定性的影响,为类似隧道设计施工提供科学依据。     

地下厂房硬性结构面切割围岩体爆破振动特性研究

为研究多硬性结构面切割下围岩体的爆破振动特性,依托托巴电站地下厂房,开展多硬性结构面切割围岩体的爆破振动特性现场试验研究。首先,分析托巴地下厂房硬性结构面的岩体特征与现场施工情况;然后,基于工程现场条件,设计地下厂房爆破振动试验方案,开展爆破振动现场监测试验研究。研究表明,多硬性结构面切割围岩体中峰值振速衰减规律受到比例距离(爆心距与炸药量的立方根之比)和结构面倾角的共同影响,呈现显著的非线性关系;同时,重点针对结构面倾角对围岩体爆破振动特性的影响,研究考虑比例距离和单结构面不同倾角下的围岩质点爆破振动规律,并提出相应的计算公式;在此基础上,基于围岩爆破安全振速理论,研究地下厂房多硬性结构面切割围岩体的爆破安全距离,并将研究成果进行工程应用实践。     

隧洞侧穿建筑物沉降控制及隔离桩支护分析

以滇中引水工程龙泉隧洞出口段为依托,研究不同隔离加固方案对隧洞近距离侧穿建筑物引起地表沉降的控制效果,以及探究隔离桩的承载机制。采用三维数值分析方法研究隧洞开挖附加建筑物荷载引起的地表沉降演化规律,并通过定义隔离系数来分析3种隔离桩加固方案对建筑物沉降的控制效果,进而揭示隔离桩的变形与受力特征。研究表明：相比于无建筑物荷载工况,附加建筑物荷载使得第1、2开挖段地表最大沉降量显著增加;隧洞单侧布设双排、3排地质钻隔离桩和隧洞两侧各布设一排C30钻孔灌注桩隔离效果依次增大;隔离桩承受压力和弯矩的共同作用,在隔离桩设计施工时应进行抗压+抗弯综合设计。     

兰州水源地工程超长输水隧洞初始地应力反演研究

兰州水源地工程输水隧洞全长31.29km,沿线地质条件复杂。为准确获得该超长输水隧洞沿线的初始地应力场分布情况,分别采用多元线性回归方法(方法1)和粒子群-神经网络智能反演方法(方法2)开展了初始地应力场研究。结果表明,兰州水源地工程输水隧洞沿线地应力属中等地应力场,以水平构造应力为主,埋深较大时(380m)逐渐转变为以自重应力场为主;两种方法所得地应力值均与实测值相近,方法2的计算精度较方法1高,但计算量约大4倍,因而大范围地应力估算时方法1具有计算量小、精度足够的优点,而局部范围地应力估算时方法2精度更高、效果更好。     

基于潜在挤压比的地下工程软岩挤压程度评价方法研究

 软岩挤压变形是深埋或高应力软岩地下洞室建设中的难题,软岩挤压程度的科学评价对围岩变形稳定性控制至关重要,但现有应力和变形评价方法忽略了不同类型岩石变形能力的差异性。在明确挤压的基本概念及相应地质条件后,分析多种岩石的试验数据,结果表明岩石变形能力差异巨大,基于此提出潜在挤压比指标,可很好地描述这种差异性。总结并剖析现有评价方法的定义及评价标准,针对被广泛认可的Hoek方法忽略岩体个体差异造成评价结果出现明显偏差的问题,引入潜在挤压比指标进行修正,提出基于潜在挤压比的地下工程软岩挤压程度评价方法,很好地解决了此问题。     

考虑围压效应的大理岩弹塑性耦合力学模型研究

以锦屏T2b和 深埋大理岩循环加卸载试验结果为基础,进行如下研究：(1) 分析不同围压下锦屏大理岩的弹性参数随内变量的演化规律,得到弹性模量与围压和内变量的定量关系;(2) 基于Mohr-Coulomb 屈服准则,得到其强度参数随内变量的演化规律;(3) 考虑非关联流动法则,分析剪胀角随围压和内变量的演化规律,得到锦屏大理岩的剪胀角与围压和内变量的定量关系;(4) 最终建立考虑围压效应的大理岩弹塑性耦合力学模型,并在有限差分软件FLAC3D中进行数值实现,用于模拟分析T2b大理岩的室内常规三轴压缩试验,结果表明,数值模拟与试验结果吻合很好,该模型可以很好地反映大理岩的主要力学特性。所提研究方法和研究结果对于提高深部工程围岩(特别是具有小变形破坏特性的硬脆性围岩)变形计算和稳定性分析的准确性具有重要的参考价值和借鉴意义。     

基于EMD和神经网络的变速箱状态识别研究

针对变速箱故障信号的非平稳和时变特点,提出了EMD和奇异值相结合的变速箱故障诊断方法;以变速箱箱体振动信号作为分析对象,首先对信号进行EMD分解,提取包含主要信息成分的IMF分量构成特征向量矩阵,计算其奇异值和奇异值熵,分别作为特征向量,通过神经网络和K近邻法判别变速箱的工作状态;在某型装甲车辆的实车测试中,以奇异值作为神经网络的输入特征向量和以奇异值熵作为K近邻法的特征向量均取得了较好的识别效果.     

结构面剪切破坏特性及其在滑移型岩爆研究中的应用

 从锦屏二级水电站深埋隧洞施工中发现结构面的剪切滑移可能诱发极强岩爆,因此为研究结构面对滑移型岩爆的控制机制,利用水泥砂浆作为模型材料制作了3种不同起伏高度的不规则锯齿形结构面并进行了直剪试验,研究了不同起伏高度、剪切速率和法向压力下的结构面的强度特征和破坏机制,并对现场的滑移型岩爆进行了初步的机制分析。研究结果表明,每种起伏高度的结构面的峰值抗剪强度和残余强度均随法向压力增大而增大;随着起伏高度的增加,结构面的抗剪强度、内摩擦角逐渐增加;随着剪切速率增加结构面抗剪强度具有先增加后减小的趋势;不同工况下结构面的破坏机制可归纳为锯齿的滑移错断机制、结构面上下盘的拉伸断裂机制和上盘前端下盘后端的冲击断裂机制,结构面的起伏高度越大、法向应力越高,冲击断裂的规模越大;现场结构面的应力集中程度、结构面面壁凸台的尺寸、强度和位置等决定了滑移型岩爆发生的等级、爆坑深度。     

东非某大型水电工程地下洞室群稳定性研究

以东非某大型水电站为研究对象,建立地下洞室群的三维数值模型,基于Hoek-Brown破坏准则确定岩体力学参数,采用等效方法模拟系统支护效果,模拟洞室群七层开挖及支护的全过程,分析、对比围岩的变形、二次应力及塑性区等力学响应和整体稳定性。计算表明,Hoek-Brown准则是实用及可靠的;开挖后洞室变形、应力松弛、塑性区深度等均不显著,洞室整体稳定性良好,局部交叉部位需加强支护;采取系统支护后,上述力学响应均明显减弱,表明了支护的有效性;分析结果为后续的设计及施工提供重要依据。