鹰嘴岩隧道软弱破碎岩体开挖施工技术研究

主要介绍了鹰嘴岩隧道进口洞身在Ⅱ、Ⅲ类软弱破碎岩体段开挖的施工技术，以及监控量测、安全措施等，取得了显著成效，保证了施工进度与安全，在类似工程中具有参考价值。     

节理岩体数值模拟及力学参数确定

采用FLAC3D程序和离散裂隙网络技术构建的遍布节理岩体模型能同时考虑节理岩体中节理和岩体的作用,具有概念清晰、建模快捷、计算效率高等特点.首先对现场结构面测绘数据进行统计分析,获得其概率分布特征参数,在此基础上分两尺度考虑节理并确定其离散裂隙网络模型;其次基于离散裂隙网络模型构建相应的节理岩体模型,研究其强度特征并获取工程岩体单轴抗压强度;结合Hoek-Brown、Mohr-Coulomb准则及最大围压拟合综合确定节理岩体力学参数;最后将拟合所得参数用于边坡稳定性分析,分别运用强度折减法和极限平衡法计算两种模型的安全系数,对比发现计算结果基本一致,表明所提出的研究思路用于确定节理岩体参数是可行的.     

上覆公路浅埋采空区群稳定性数值模拟

某采石场开采形成了浅埋采空区群,且空区群上覆有一条县级公路。为确保上覆公路和采石场的安全运行,对采空区和上覆公路的稳定性进行了综合分析。首先,对采空区现状、工程地质和水文地质进行了调查;通过开展现场点荷载试验和室内岩石力学试验,获得了围岩的基本力学参数;随后,采用Heok-Brown准则及其强度参数的估计法,将岩石力学参数转化为岩体力学参数;接着,基于转换的力学参数,利用FLAC^3D数值模拟软件对采空区和上覆公路进行了模拟分析,并探讨了采空区及行车荷载对上覆公路的影响。研究结果表明：采空区处于稳定状态,对上覆公路影响较小;公路总体稳定,但公路与采空区的相对空间位置引起的地表不均匀沉降带来的局部离层对于公路有一定的危害。根据分析结果,建议充填4#采空区以降低采空区暴露面积,减少采空区分布的不均匀性以减少对公路离层区的影响,对于公路的局部离层区可采取注浆加固。     

浅谈大跨度超浅埋隧道下穿高速公路施工技术

为适应社会发展的要求,交通体系日益复杂化,隧道下穿问题日益增多,隧道下穿高速公路的问题非常常见,对基坑方案设计和施工技术要求越来越高,本文就大跨度超浅埋隧道下穿高速公路施工技术进行研究.     

基于Flac~(3D)数值模拟的软弱岩体联合支护机理研究

为解决矿山深部高应力破碎岩体巷道围岩变形严重、施工风险高、使用周期短等问题,以安徽某铁矿为例,通过现场调研、理论分析、Flac3D数值模拟及在线监测相结合的方法,针对深部-440m中段进路开挖后支护困难的问题,提出了锚网喷注联合支护技术,在探究高性能预应力锚杆、金属网、喷射混凝土及注浆补强联合作用机理的基础上,对其施工关键技术难题开展了系统研究,并通过围岩松动圈测试及围岩表面位移监测等方法对联合支护效果进行评价。研究结果表明:深部进路开挖后,顶板竖直位移为1 183.8mm,竖向应力达到15.85MPa,围岩变形破坏严重,单一支护措施无法满足安全高效采矿作业的要求,锚网喷注联合支护技术将锚杆、金属网、喷射混凝土、注浆等多种支护手段充分结合,形成复合支护结构,扩大了支护体系的承载范围,锚喷网注联合支护作用下的围岩松动圈面积仅为原来的48.8%,围岩顶板竖向位移为385.6mm,与原顶板竖向位移相比降低了66.1%,围岩稳定性显著提高,是使深部软弱围岩形成长期稳定整体的有效手段。     

对浅埋隧道的稳定性分析

浅埋隧道地质条件复杂,如果支护形式采用不当,极易造成塌方等事故.然而隧道的受力分析又存在很多不确定的因素,很难准确把握.本文采用GeoFBA 4.0软件对地下浅埋隧道进行稳定性分析,模拟隧道的施工,计算岩土及地下工程施工前后地层的应力场、位移场以及支护结构内力.     

铝土矿软弱顶板变形规律的数值模拟研究

铝土矿直接顶板通常为粘土页岩、炭质页岩及砂质粘土岩等岩石,这类矿床顶板自身稳固性较差。这一直是影响铝土矿矿体开采的重要因素之一,严重制约了矿山的生产能力,导致矿山的生产、经济和社会效益较差。因此,应用FLAC3D数值模拟软件对铝土矿进行模拟研究。根据现场工程地质情况,选择合适的剖面作为研究对象,之后进行模型的建立、开挖、变形的监测,最终总结出铝土矿顶板变形破坏规律。结果表明:护顶矿壁和矿体直接顶板厚度相同时,跨度越大,顶板的位移量越大。矿柱所受的应力越来越大。跨度不变的情况下,护顶矿壁越厚,顶板位移量有逐渐减小的趋势。矿柱所受的应力也有逐渐减小的趋势。直接顶板与间接顶板的变形量不同,直接顶变形量要大于间接顶的变形量,这样会造成顶板的不稳定情况,如顶板的离层、垮落等现象的发生。     

数值方法中岩体力学参数的选择

对岩体工程数值计算方法中节理岩体力学模型（包括变形特性、强度特性）的选取进行了分析总结。结果表明，节理岩体的强度模型与变形掀起性都与岩体中的岩块材料性质、岩体中结构面性质及其分布形成以及所处的地应力环境有关，提供了不同条件下的岩体力学模型的数学表达式，为数值计算中节理岩体力学模型的选取提供参考。     

岩体边坡渐进破坏的物理模拟和数值模拟研究

为了揭示岩体边坡渐进破坏的机理,在对边坡渐进破坏进行物理模拟的同时,应用ＦＬＡＣ软件对边坡渐进破坏过程进行了数值模拟。研究表明,只有将物理模拟和ＦＬＡＣ数值模拟相结合,才能既从表象上又从本质上揭示出边坡渐进破坏的机理。     

大跨度软弱围岩公路隧道施工过程仿真

横龙山隧道喇叭口段地质条件差，隧道跨度大，给施工带来很大的难度，本文应用有限元方法对大跨度隧道的完整的开挖过程进行了动态模拟研究，模拟开挖采用的双侧壁导坑法的施工全过程，对隧道施工引起的围岩和地表沉降进行了分析，根据仿真计算的结果提出了大跨度隧道施工中应该注意的问题及相应的解决措施。     

浅埋大断面隧道掘进爆破参数优化

浅埋暗挖型大断隧道掘进爆破时，为避免盲目施工引发事故，对爆破参数进行优化是必要的。通过爆破参数试验和监测分析对某城市地铁区间隧道进行爆破参数优化，既确保了施工进度和安全，又有效保护了地表和地表建筑物。     

隧道浅埋暗挖法开挖方案的优化分析

采用岩土工程通用软件FLAC3D对隧道全断面法、两台阶法、三台阶法和CRD法等典型的浅埋暗挖施工方法进行二维数值模拟,分析了在不同开挖方法下施工对隧道围岩稳定的影响。文中选取了某一实际隧道工程为研究对象,通过对不同开挖方法的施工模拟计算,对比分析了各种方法的隧道围岩位移、应力分布以及塑性区大小的规律与特点。     

深部岩体水耦合爆破裂纹扩展数值模拟研究

为认识深部高地应力岩体水耦合爆破裂纹扩展过程及机理,选择试验验证的RHT本构,采用LS-DYNA对水耦合装药单孔在不同原位应力场下的岩体爆破裂纹扩展进行数值分析.模拟结果表明:水耦合的方法延长了爆炸作用时间,提高了岩体中爆炸应力峰值和PPV(质点振动速度峰值),增强了爆破致裂岩体的效果;原位应力在深部岩体水耦合爆破中起...     

露天转地下开采岩体稳定性三维数值模拟

露天转地下开采围岩应力和工程尺度同时影响着地下工程和露天边坡的稳定性.通过三维数值模拟,揭示了露天边坡内地下开采采场周围和边坡的力学环境,探讨了围岩移动变形、应力分布和破坏机理,分析了边坡稳定性状况.研究表明,在扰动边坡下进行地下开采,坡脚处的局部弧形破坏区将进一步恶化,但不会影响边坡的整体稳定性.由于边坡的卸荷作用,导致采场上覆岩层成拱机制减弱,采空区覆岩存在整体垮冒的可能性.     

采矿方法与矿山岩体力学研究

文中研究了采矿方法与矿山岩体力学的密切关系。其研究成果有利于矿山采矿工作的顺利进行。     

节理发育岩体巷道掘进爆破数值模拟与应用研究

节理面、软弱夹层和断层等地质不连续面是影响巷道掘进爆破效果的重要因素。根据岩体中应力波的传播理论,以某煤矿轨道下山为工程背景,利用LS-DYNA软件对倾角为68°、宽度为3 cm的节理岩体巷道掘进掏槽爆破进行模拟分析,验证了理论分析中节理面对爆炸应力波传播的影响。结果表明：节理面破坏了岩体的整体性,其背爆侧岩石破碎较弱,而迎爆侧由于节理的反射作用岩体破碎加剧。提出了掏槽孔中心直眼采用孔内间隔延期装药结构和?35 mm的炸药以增加掏槽爆破能量,合理布置炮孔、减少节理面附近炮孔装药量,并辅以增加炮孔深度、提高堵塞长度和质量等措施,延长了爆炸能量作用时间,提高了爆破效率。现场应用取得了良好的效果。     

基于蠕变试验的浅埋空区群结构时变力学特性研究

空区结构力学特性随时间发生劣化是导致地表塌陷和空区坍塌的重要因素之一。以古马岭金矿浅埋空区群为研究对象,结合矿岩的压缩蠕变试验获取了围岩蠕变模型,利用数值模拟方法研究了该空区群结构时变力学特性。结果显示：矿岩的蠕变力学特性可用Cvisc模型加以描述;空区群形成后,地表岩体和围岩内部的应力和位移均随时间推移而发生变化,表现出显著的时变力学特性;空区群顶板下沉位移随时间加速增长,且中部采空区顶板位移最大,第5年时已达0.24 m,表明采空区顶板会随着时间发展而逐渐坍塌;矿柱两侧均出现随时间增大的横向变形,表面围岩逐渐片落,导致矿柱不断变窄,可能引起空区群发生大规模破坏;地表围岩形成以空区群中部为中心的塌陷区域,且塌陷深度和范围均随时间加速增长,在第5年时达到0.21 m,需要采取措施进行空区治理。     

地震力作用下浅埋偏压隧道围岩压力的解析解

以拟静力法为基础,通过地震力偏角的旋转,结合极限平衡条件,推导出地震作用下浅埋偏压隧道围岩压力的解析解,并探讨了其影响因素.研究发现地震侧压力系数受岩土体力学指标的影响明显.在地震力作用下,竖向地震加速度系数使拱顶总垂直压力值减少,多数情况下会降低地震侧压力系数;水平向地震加速度系数对总垂直地震压力和地震侧压力系数的影响规律取决于水平地震力的方向.浅埋侧的地震侧压力系数随着地面倾角的增大而减小,而深埋侧的地震侧压力系数随着地面倾角的增大而增大.     

油罐爆炸作用下隧道衬砌动力响应数值模拟研究

为准确分析油气爆炸下隧道及采矿巷道等地下工程的结构稳定性,采用FLACS软件计算LPG爆炸荷载,基于LS-DYNA软件将爆炸冲击荷载施加于结构表面,进而计算爆炸荷载作用下衬砌结构动力响应。研究结果表明：隧道的“角状结构”对冲击波反射具有强化作用,致使相应位置形成应力集中,应力波强度衰减缓慢,随着传播距离的增加,衬砌所受应力逐渐减小且同一截面应力值趋于一致;同一截面不同测点处的速度、位移值受爆心距和隧道几何结构的共同影响,当爆心距大于12 m时,速度和位移值变化趋于稳定;顶部衬砌和底部结构更易发生破坏,边墙位置损伤程度较小。该研究成果为地下工程安全稳定性分析提供了方法依据,也为巷道抗爆设计及支护优化提供了理论参考。     

基于FLAC3D数值模拟的破碎岩体巷道支护方法研究

破碎岩体的巷道支护一直是困扰我国矿山生产建设的重大问题,破碎巷道支护巨大的返修量不仅使整个矿山生产陷入困境,而且造成每年数额巨大的经济损失,因此,巷道支护问题的研究就显得非常重要.本文结合杨山庄矿区扩大生产规模的要求,以破碎岩体这一不良工程岩体为研究对象,提出了适合破碎巷道的支护方法,并运用有限差分岩土工程分析软件FL...