数字钻探随钻参数与岩石单轴抗压强度关系

针对常规的现场岩石单轴抗压强度测试方法周期长、成本高的问题,提出一种基于数字钻探测试岩石单轴抗压强度的方法。根据岩石钻进过程中的受力特点,基于能量分析法,推导了岩石单位切削能与随钻参数的关系式。同时,基于自主研发的多功能岩石钻探测试系统,开展了砂岩及不同强度砂浆试件等完整岩石的数字钻探试验,通过试验结果分析,建立了随钻参数与岩石单轴抗压强度的定量关系模型(DP-UCS模型),并对其进行了验证,结果表明:DP-UCS模型预测的单轴抗压强度与单轴压缩试验测定的单轴抗压强度的差异率平均值小于10%,证明了该模型的有效性。     

大型洞室群高边墙位移预测和围岩稳定性判别方法

以二滩地下厂房群的结构形式为主要背景,考虑4种基本因素,经过大量的数值分析算例,拟合出一个可预测地下厂房高边墙关键点位移的推算式。所考虑的基本因素为岩体变形模量、洞室埋深、主厂房高度和水平初始地应力测压系数。在岩体参数中已隐含着配套的岩体强度参数。首先,采用国际上通用的FLAC3D软件进行准三维大量围岩稳定性分析计算,通过拟合得到预测位移的推算式为二阶代数方程,可迅速推算出边墙关键点的弹塑性和弹性位移值。然后,对国内已建成或在建的8个地下工程运用该推算式对关键点的位移值进行推算,并将结果和这些工程的数值分析值进行对比。结果表明,二者相符较好,从而说明该推算式的有效性。之后,又提出3种用于判定围岩稳定性的方法。建议采用普适性较好的弹塑性位移和弹性位移的比值判别方法。运用该判别方法对上述8个地下工程的围岩稳定性状态进行判断。同时,在大量算例总结基础上,对不同埋深给出相对位移比θ的临界预警值θc,并拟合出临界预警值随埋深变化的线性方程式。在考虑一定的安全系数后,将上述8个地下工程边墙位移比kθ与相应的临界预警值θc进行对比。最后,认为该8个地下工程中有4个稳定性差,建议需考虑施加长锚索加固以保证工程的稳定性。从该4个地下工程的实际设计来看,这些地下工程都已采用长锚索加固高边墙的方案,说明所提出的判别方法是有效的。     

TSP203超前预报系统探测岩溶隧道的应用研究

在岩溶地区隧道施工过程中,经常遇到溶洞、暗河、断层及突水、突泥等无法预料的地质灾害,给施工带来了重大灾难和无法估计的经济损失.为了保证岩溶地区隧道施工安全,对岩溶的发育情况进行准确及时的超前预报,具有重要的理论意义和重大的工程价值.TSP超前地质预报系统与其他预报方法相比,在准确性和预报距离以及操作可行性等方面都具有一定的优势.基于TSP203 plus 系统对沪(上海)蓉(成都)西高速公路齐岳山隧道进口左洞溶洞进行了预报.对照溶洞实际开挖情况,分析了该系统的实用性和可信性以及在指导施工方面起的重要作用.     

围压和裂隙水压力对岩石中椭圆裂纹初始开裂的影响

根据线弹性理论,导出了椭圆裂纹边缘的切向应力的表达式。分别给出了单向压力、双向压力、单向压力与裂隙水压力共同作用3种情况下椭圆边缘开裂点的位置、开裂方向和最大切向拉应力值。根据最大拉应力理论,给出了最大切向拉应力和临界载荷公式。结果表明,开裂点、开裂角、最大切向拉应力和临界载荷随椭圆的纵横轴比和倾角的不同而变化,由此可得到最危险的倾角。     

跨海公路隧道岩石覆盖厚度探讨

在特殊的地质环境条件下,建设海底隧道无疑是最安全经济、路线最短的方案。自从1936年第1条海底隧道--日本关门隧道开始建造以来,在世界各地,已有近百条海底隧道相继建设,海底隧道的设计与施工,还有许多技术问题丞待解决。结合我国拟建厦门海底隧道的工程实际,探讨了国内外海峡海底隧道工程的特点及其最小岩石覆盖层厚度的问题;结合世界上已建海底隧道的工程经验,应用经验类比法和数值分析法,研究厦门海底隧道的岩石覆盖厚度。研究成果将对我国未来的海峡海底隧道修建工程有所借鉴。     

爆破荷载作用下青岛胶州湾海底隧道覆盖岩层稳定性分析

以青岛胶州湾海底隧道为背景,采用国际上常用的计算模式模拟爆破施工荷载,根据ABAQUS动态计算的特点,将爆破荷载以等效应力的方式加载于模拟炮孔之上,依据不同围岩类型和岩层覆盖厚度设计值选取隧道左、右线典型段;采用有限单元法分析了覆盖岩层各监测点的振动速度、加速度变化趋势。数值分析结果表明,各测点的振动速度、加速度时程曲线均满足隧道爆破变形规律。根据隧道围岩振动破坏准则,计算所得的最大水平、垂直振动速度均小于规范要求的临界值,且爆破作用影响范围远小于隧道覆盖岩层设计厚度,所以岩层覆盖厚度设计值满足爆破工程稳定性和安全性要求。同时,考虑到隧道选线的经济合理性,提出了爆破施工荷载作用下隧道顶板厚度设计参考值,并进行了验证,对类似工程具有一定的指导意义。     

粘土岩非饱和渗流模型在地下水运移过程中的数值模拟

根据实验室粘土岩非饱和渗流实验的结果,将考虑塑性应变硬化、Hoek-Brown和Mohr-Coulomb 3种非饱和渗流应力耦合模型应用于模拟某粘土岩竖井,研究了粘土岩在开挖、通风、衬砌支护及长期运营期,围岩内渗流从初始饱和→非饱和→近饱和的过程以及地应力和水力学参数(Biot系数、饱和度与毛细孔隙水压力关系、水相的相对渗透系数与饱和度关系)对围岩内的非饱和流动区域大小的影响.计算结果表明,水力学参数对非饱和渗流的影响区域非常显著,尤其是对水相的相对渗透系数与饱和度的关系的影响.     

龙滩水电站地下洞室群施工顺序及稳定性分析

地下洞室群的合理开挖方案对于围岩的稳定性和减少支护成本有着极其重要的意义.结合龙滩水电站地下洞室群,应用快速拉格朗日法FLAC3D对设计院方案、施工方方案以及根据时空变载原理确定的3种不同开挖方案进行了稳定性分析,提出了较优的可变更的施工顺序,为施工设计和现场施工提供了参考依据.     

势问题的数值流形方法

以往的数值流形方法都是以最小势能原理或变分原理为基础来建立求解方程的。但在实际工程中有些实际问题,无法应用变分方法来建立数值流形方法的求解方程,必须寻找较一般的方法来推导数值流形方法的求解方程。本文研究了如何从加权残数法出发建立拉普拉斯方程数值流形方法的求解方程。通过建立拉普拉斯方程的数值流形方法,充实了数值流形方法的数学基础,并拓宽了其应用领域。最后以热传导和渗流为例,验证了本文方法的正确性。     

加锚岩体变形分析的数值流形方法

基于对锚固机理的认识，研究了数值流形方法中锚杆支护的模拟方法，并给出了算例。计算表明，文中对锚杆的模拟方法是有效的。