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。     

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。     

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。     

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。     

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。     

破碎围岩中输水隧洞双护盾TBM卡机分析及其脱困措施

为分析复杂工程地质条件下的TBM卡机事件原因及其脱困措施,以兰州市水源地建设工程输水隧洞T9+199.5附近典型的双护盾TBM卡机事件为例,首先通过详细调查卡机事故现场情况,确定此次卡机事件为TBM前盾、伸缩盾外壳受岩体挤压而造成;其次基于地质分析和计算力学方法,得到岩体的挤压变形主要由破碎围岩的碎胀导致,卡机部位主要为拱顶右上方和拱底左下方;最后结合力学分析结果和工程经验,选取侧导坑法作为卡机脱困方法,实现了此次TBM卡机的顺利脱困。研究结果可为类似TBM卡机原因分析及工程处理措施提供参考。     

岩爆发生过程的能量判别指标

岩爆是一种严重威胁深埋地下工程施工安全的动力灾害,但现有的可用于数值计算的岩爆判别指标都是针对静力数值计算结果提出的,仅能对岩爆发生的危险性做出静态和定性的评价,而不能合理反映实际岩爆发生的动力过程。为对岩爆进行更准确的预测,结合试验和理论分析,通过对岩爆的发生过程和机制进行深入剖析认为,对岩爆机制的研究在本质上应是对岩体中裂纹动态扩展问题的研究,并从裂纹动态扩展的角度给出岩爆的定义;在此基础上,提出一个新的岩爆能量判别指标——单位时间相对能量释放率指标,并将该指标应用于锦屏二级水电站引水隧洞岩爆案例模拟中,所得结果与实际情况基本一致,表明该岩爆判别指标可以很好地对实际岩爆的发生过程进行判别。研究成果可为深埋地下工程施工过程中的岩爆灾害评估和预测提供基本的科学依据与重要的理论支持。     

安家庄隧道施工对相邻已营运隧道安全性的评估

新建隧道的开挖会导致临线既有隧道中围岩应力的重分布,对既有隧道衬砌产生不利影响。山西通昌能源有限公司兴县铁路安家庄隧道紧邻瓦日铁路和肖家洼铁路,距肖家洼铁路隧道最近仅1.1m,距瓦日铁路隧道最近为19.7m。安家庄隧道的开挖对两侧既有隧道的安全性构成了严重威胁。针对该问题,首先详细介绍了隧道线路布置、工程地质条件及隧道结构形式等工程条件;然后,采用数值方法,计算了安家庄隧道开挖后两侧既有隧道衬砌的受力情况;并在此基础上,选取两侧既有隧道衬砌的最不利受力位置,依据铁路规范对安家庄隧道开挖后临线既有隧道衬砌的安全性进行了定量评估。研究成果为安家庄隧道的设计和施工提供了重要指导。