岩爆柔性防护网及其动力特性分析

参照边坡落石防护网的特点,提出并开发一套运用于隧道岩爆灾害防护的柔性防护网系统,并对其动力学特性以及构件的安全性能进行研究。首先,根据隧道岩爆调查和现场测试的结果,建立岩爆弹射的数值分析模型,并获得不同初始应力条件下岩爆石块的弹射速度。然后依据米仓山隧道的岩爆特征,构建出岩爆防护网设计原型,并建立起数值分析模型。通过设置不同尺寸、不同速度的冲击工况,对石块冲击防护网的动力过程进行数值计算,并得到其非线性动力响应结果。最后,通过对比防护网构件的数值计算结果与材料试验的结果,对岩爆柔性防护网的安全性能进行评价。研究结果表明:(1)岩爆石块的弹射速度随着初始应力的增加而增加;(2)钢丝绳网是防护网的主要吸能构件;(3)钢丝绳网和锚杆是防护网的主要承载力构件;(4)柔性防护网系统可以有效拦截轻微岩爆或中等程度岩爆所产生的弹射石块。     

岩爆微震特征的支护体系刚度效应初探

隧道工程岩爆案例表明初期支护结构体系的类型与刚度影响着破裂及微震活动的特征、机制和阶段划分,这是一个较少被探讨且亟待被揭示的问题。依托巴陕高速公路米仓山特长隧道构造碎粒岩围岩段的岩爆现象及微震监测成果,建立围岩–支护复合体系的刚度评价方法,基于震源参数指标初步探索了岩爆特征的支护体系刚度效应,揭示了刚度条件由弱变强的岩爆微震特征及演化:(1)在岩爆发育期,对围岩卸荷边界施加刚性更强的约束条件,围岩内部破裂活动趋向发生能量积累和能量转移;岩爆发育期延长,微震事件的能量、视体积类型及比重发生改变。(2)在岩爆发生期,围岩内部破裂活动趋向发生更高量值的能量释放,现场岩爆及大能量冲击灾害表现更大波及范围的特点;微震事件在短时间内迅速出现,事件率和能量率极大提升。相关研究成果可帮助认识支护结构影响下围岩破裂活动的特征、机制与阶段划分,考虑支护结构影响的围岩破坏前兆预警判据,可为科学合理的支护方式遏制岩爆风险提供实际数据和理论参考。     

地应力对深大竖井稳定性影响研究

长大公路隧道通风竖井通常建设在地应力作用的岩体区域,地应力状态是影响竖井工程稳定性最重要的因素之一。为探明高地应力状态对深大竖井围岩的应力演化和变形规律的影响,依托米仓山特长隧道通风竖井工程,采用数值模拟对不同应力系数的竖井施工过程进行分析,研究了不同应力条件下大断面竖井沿不同深度的围岩应力特征及径向位移规律。研究结果表明:相差较大地应力系数对围岩位移分布规律产生较大影响;围岩径向位移与围岩级别及竖井深度呈正相关性,围岩级别变差比竖井深度增大对围岩径向位移的影响更为明显;但当竖井深度超过200 m时,随地应力系数增大竖井径向位移速率急剧增大;不同围岩级别条件下随竖井深度和应力系数的增大,径向应力和切向应力都呈增大趋势,但增大趋势较平缓;研究成果可为类似竖井工程的科研、设计和施工提供参考。