塌陷区地表房屋抗采动结构体系及其加固

煤炭资源的地下开采,使地表逐渐下沉形成塌陷区,造成地表房屋的损伤与毁坏,针对地下开采引起的地表移动和变形及其对地表房屋结构的影响,探讨了地表房屋的抗采动结构体系、结构设计理论及抗采动加固,对塌陷区的地表房屋提出了设计及加固的措施和建议。     

老河道下充分采动地表移动变形研究

针对1930煤矿河流改道后5#煤层充分开采后地表移动变形进行研究。通过理论计算得到地表下沉值为2803.56 mm,倾斜值为29.01 mm/m,曲率值为0.44×10~(-3)/m。基于相似理论进行相似材料模拟试验,取几何相似常数200、容重相似常数1.5、应力相似常数300按配比建立模型,共推进90步,每步开采2 cm。试验结果表明在开采结束后42 d内,地表移动变形速率最大,各变化曲线呈现出相对采空区中央布对称分布的规律,最大下沉值为2273.16 mm,最大倾斜值31.32 mm/m,最大曲率为0.43×10~(-3)/m。观测线实测数据与理论计算及物理试验结果相吻合,开采后形成的下沉盆地将威胁矿井安全生产。     

镜像分析法在软土地铁隧道中盾构法施工引起的地表沉降分析

软土地铁隧道中盾构法施工导致地农上体产生沉降最主要的原因是盾构开挖过程中引起的地层损失,编制程序计算盾构推进后地表土体沉降的分布规律,预测软土地层中盾构法开挖引起的地表沉降。希望能为进一步优化设计和合理施工及周围环境保护提供理论依据。     

深基坑开挖引起邻近混凝土路面断裂分析

利用非线性有限元方法计算了深基坑开挖引起的地表沉降量与地表沉降宽度.首次提出用三点弯曲模型模拟混凝土路面的断裂型式,并建立了路面沉降模型.通过试验研究表明,地表沉降对混凝土路面断裂的影响较大,当沉降宽度达到极限值时,将会引起路面裂纹扩展,导致路面断裂.将三点弯曲模型应用于混凝土路面实际工程断裂分析,计算结果与实际情况吻合较好.     

地铁列车运行引起地表振动的预测模型及其试验验证

针对地铁列车运行引起的地表振动响应问题,提出了一个数值预测模型。该模型根据移动荷载作用下的动力响应解,把地铁列车运行引起的振动问题归结到计算频率-波数域内的传递函数和频域内移动轴荷载的问题上。传递函数采用三维周期性有限元-边界元耦合的数值模型来计算,移动轴荷载主要考虑为频域内轨道不平顺激励下简化的轮轨接触力。利用此模型计算了北京地铁1号线东单站至建国门站区间地铁列车运行引起的振动响应,并利用现场振动试验数据对计算结果进行了验证。结果表明,此模型具有良好的适用性,可应用于地铁列车运行引起的地表振动的预测。     

地铁隧道进行作业时拱顶下沉的具体参考数值的计算探讨

在地铁隧道施工中,对拱顶下沉进行测量时,往往只能检测到一部分,主要原因是由于变形监测的滞后,所测下沉部分在不同地层条件下存在大的差异。对地层环境控制及隧道支护设计时,拱顶下沉及其下沉量是重要的参考基础。本文主要针对某地铁工程中,通过对部分区间隧道拱顶下沉进行回归分析,发现拱顶下沉过程遵循指数函数关系,因此可以对未测量部分进行预测。通过对具体参数的计算,对建设中的地铁工程拱顶下沉与地表沉降之间的关系特点进行分析,从而对地铁隧道支护、暗挖施工及底层环境控制设计提供参考。     

大倾角层状岩体微差爆破盲炮研究

在一些节理面较明显的大倾角顺层岩体上爆破施工过程中,往往由于施爆网路微差时间设计不合理而导致产生一些盲炮。结合某工程实际地质情况下的爆破工况和爆破效果,计算分析了部分爆破网路中第一个炮孔起爆产生的振动导致层状岩体在软弱结构面产生一个炮孔直径的位移时间小于爆破网路地表总延期时间,致使地表网路还未完全传爆完毕岩体就已发生移动,岩体滑移导致炮孔错位将孔内未传爆导爆管切断而产生的盲炮现象。针对此种情况产生的盲炮,通过计算滑移体滑动一个炮孔的时间,确定了合理的爆破网路总延期时间,消除了盲炮现象,对同类工程具有一定的参考价值。     

深基坑开挖引起邻近管线破坏分析

利用非线性有限元方法计算了深基坑开挖引起的地表沉降量与墙体侧向挠度.采用有厚度的接触面单元模拟土体与支护墙体、土体与地下管线的相互作用,分析了土体与地下管线接触面的应力应变关系,并建立了接触面上的应力应变方程.探讨了地表沉降、墙体侧向挠度对地下管线拉裂破坏的影响.算例分析表明,深基坑开挖对邻近管线破坏极大,因而提出了深基坑支护结构设计时应采取的具体措施.     

隧道掘进爆破振动在地表及上部岩体传播特征?

为了解隧道掘进爆破振动信号在地表及上部岩体内传播的特征,以鹤大高速小沟隧道掘进爆破为工程背景进行研究。对地表部分,现场监测后利用小波包分析对监测数据进行信号去噪重构处理,对得到的纯净信号进行时频分析及能量分布研究,进而得出振动信号沿地表的频率分布规律及能量衰减规律。对上部岩体,利用ANSYS/LS-DYNA进行数值模拟,提取关键点振速,分析得出开挖与未开挖两侧振动信号在隧道上部岩体内传播过程中的质点振速与能量衰减规律。为隧道爆破掘进动力响应研究、爆破震害评估和爆破设计的改进提供依据。     

动态卸荷诱发节理岩体松动的数值模拟

高地应力条件下岩体开挖面临着初始地应力动态卸荷诱发的节理松动问题。为了提出控制节理松动方案,采用理论与数值模拟方法研究了初始地应力动态卸荷诱发节理松动机理。首先,将计算模型与简单的初始应力瞬态卸载理论结果进行了对比,验证了计算模型及其参数的正确性。其次,采用动力松弛法对地应力初始化,计算了地应力水平、卸荷路径以及卸荷时长对节理岩体松动的影响。结果表明:节理岩块张开位移与卸荷时长成负相关,与地应力水平成正相关;相同条件下,指数型卸荷路径引起的节理岩体刚体位移最大,三角函数型卸荷次之,线性卸荷最小。建议工程中通过改善装药结构和孔间距等钻爆参数来增加卸荷时长,从而有效地控制节理岩体松动效应。     

既有临空面对采空区上覆岩体爆破振速场的影响研究

采空区边界条件影响其上覆岩体爆破地震效应.基于弹性波动理论,借助动力有限元算法,研究了采空区临空面、地表自由面及两种边界耦合作用下爆破地震波的传播机制与上覆岩体振速场的空间分布规律,以此为理论依据提出了上覆岩体分区准则.结果表明:采空区临空面改变爆破地震波传播路径,拐点对爆破地震效应具有显著衰减作用,可根据波传播途径拐...     

含水和不含水岩体隧洞群爆破开挖的震动比较

一般地下岩体中都含有孔隙水,孔隙水的存在对于隧洞爆破工程有着重要影响。多条隧洞爆破开挖时,含水隧洞围岩在爆破激励作用下,巷道之间也会互相影响。采用现场爆破监测和数值计算相结合的方法,对含水、不含水2种不同的工况进行了计算研究：对隧洞群的爆破开挖进行了监测,提取其中较强的震动信号,根据最不利工况的选择,把它加载到根据实际情形建立的地下隧洞群模型上,模拟某次实际的爆破过程。提取计算时程中不同巷道部位较危险位置围岩点的震动数据加以分析,得到饱和水围岩在爆破震动下的变化规律,对含水围岩的安全趋势做出研判,对同类工程的安全施工作业具有参考价值。     

地应力对含裂隙岩体爆破影响分析研究

随着深部开采环境逐渐复杂,为实现安全高效的工程爆破施工,针对深部开采爆破作业所面临的高地应力和穿越破碎带的问题展开分析研究.运用有限元分析软件ANSYS-LS/DYNA中的隐式-显式耦合分析程序对双向等压、双向不等压下含裂隙岩体进行数值模拟,研究高地应力区对含裂隙、弱面等岩体进行爆破开挖这一特殊工况.研究结果表明:深部...     

Mine surface subsidence monitoring due to impacts of underground mining using persistent scatterer interferometry

The Singhbhum shear zone in India is well known for its historical underground copper mining activity. As a consequence, today some abandoned underground mines pose a serious risk to the local people and property. Thus it is essential for a long-term wide-range monitoring technique to map the surface subsidence over the mining areas. In this study, it has been tried to establish occurrence of ground subsidence with an advanced differential interferometric synthetic aperture radar technology called persistent scatterer interferometry, which is known for its capability of high-precision monitoring. The results clearly indicate trends of surface subsidence over abandoned mining regions.     

卵石倾角对砂卵石地层隧道开挖影响的细观力学研究

在实际工程中,椭圆形或亚圆形的卵石以不同角度在地层中层状分布。针对卵石倾角对砂卵石地层施工力学行为的影响,将地层材料视为由卵石和土体基质组成的混合材料,建立砂卵石地层二维细观有限元模型,开展不同卵石倾角下的隧道开挖数值计算。通过围岩应力模拟值和理论值的对比,对细观分析模型的适用性进行了验证。在此基础上,从围岩应力和围岩变形两个角度,对不同倾角下的隧道开挖围岩反应进行了分析。结果表明：当卵石倾角从0°增大至90°时,围岩塑性区的形态和范围均发生变化,且拱腰处的围岩竖向应力不断增大。在给定的计算条件下,地表沉降最大值以每10°相对增幅5.17%的速度线性增加,地表沉降槽宽度系数呈现出先增加后减小的趋势,在卵石倾角为30°时取得最大值;地中沉降最大值和地中沉降槽宽度系数随深度的变化关系均可以采用幂函数形式的公式进行描述。     

粘弹塑性损伤时变力学在岩土工程施工分析中的应用

以损伤时变体为研究对象,将时变力学与损伤力学耦联,给出粘弹塑性损伤时变力学理论基本方程和数值计算公式。通过对某地下煤层开采过程的计算机仿真分析,探讨形状时变引起的粘弹塑性时变体损伤场和位移场的时空演化过程,并研究单煤层单向开采和对挖开采方式的路径相关性问题。研究表明,应用损伤时变理论分析,可得到力学状态连续演化过程,为施工分析与预测提供科学的有效手段;不同施工路径,力学状态中间演化过程和最终结果均有较大差别,非线性(包括损伤)材料施工产生的最终力学状态与路径相关这一现象普遍存在,这对工程分析与学术研究具有一定应用与理论价值。     

拉西瓦地下厂房岩锚梁开挖爆破优化与实施

在拉西瓦水电站地下厂房岩锚梁开挖施工过程中,采用预留保护层分区、分步开挖方法,通过调整光爆孔的方向、间距等,进行了多种方案的现场试验,确定了优化的开挖方案和爆破参数,并对开挖后的爆破破坏范围进行了声波测试,岩台质量满足设计要求.     

A viscoelastic analysis of ground-movement due to an advancing coal face

Summary While and elastic analysis of subsidence problems gives results in accord with practical data for essentially static situations, it fails when applied to the problem of a moving coal face. This failure appears to be due to a time-dependent phenomenon associated with the material in which the excavation is moving. This time effect may be thought of as a lag (that is, the ground does not immediately realize the full extent of the mining disturbance). It is assumed therefore that the ground behaves as though it were a viscoelastic material, exhibiting both initial and delayed elastic states, and it is shown that by a suitable choice of parameters the main features of the practical results can be reproduced. It is also shown that for the model used here the difficulties are due to the large number of parameters involved rather than to any theoretical consideration.     

对强岩爆隧道进行分区爆破卸压的设计方法

为了研究强岩爆隧道爆破卸压方案及参数设计方法,基于深部岩体分区破裂化现象及高围压爆破破碎机理,提出分区爆破逐级释压的应力主动控制技术,通过理论计算得出高地应力条件下破裂区半径的计算公式,根据分区破裂半径的统计规律确定应力释放部位,并形成分区爆破卸压参数的系统化设计方法。数值模拟结果表明:隧道开挖轮廓线的岩爆判别系数均有不同程度的减小,岩爆发生的可能性大大降低,应力集中部位向爆破卸压破碎区转移。基于分区破裂化原理对爆破卸压参数设计的系统研究,对高地应力隧道采用爆破卸压防治岩爆的设计和施工具有一定的借鉴意义。