南水北调西线工程深埋隧洞岩爆与地应力研究

在分析深埋隧洞岩爆破坏机制和地应力条件的同时 ,详细论述了南水北调西线工程主要引水线路区的现代构造应力场特征及主应力的大小、相互关系 ;根据地应力、岩性等特征初步评价主要引水线路区隧洞围岩发生岩爆的可能性     

近断层深埋巷道掘进变形破坏规律

深埋巷道掘进遇到断层时,其围岩变形破坏特征发生极大变化,严重影响安全生产。为此,以海石湾煤矿一条深埋进风巷道为例,研究其临近断层掘进过程中围岩应力、位移、塑性区和剪应变演化特征,分析断层倾角、破碎带宽度和侧压力系数对巷道围岩稳定性的影响。结果表明：当深埋巷道与断层净间距小于5 m时,随着深埋巷道掘进移近断层,巷道周边塑性区岩体剪应变逐渐增大,进而导致深埋巷道围岩位移呈指数式增长;随着侧压力系数增大,深埋巷道顶底板塑性区破坏深度逐渐增大,帮部则出现先减小后增大的变化规律;当深埋巷道与断层净间距大于5 m时,断层倾角和宽度对深埋巷道围岩位移与塑性区分布影响很小,反之,深埋巷道位移在断层倾角90°时最大,且与破碎带宽度呈指数衰减关系。     

不同锈蚀度下深埋隧洞混凝土衬砌力学状态研究

基于Drucker-Prager准则,在平面应变条件下推导了不同锈蚀度下深埋圆形隧洞混凝土衬砌支承力的解析式.以香炉山深埋段隧洞为研究背景,通过解析法与数值模拟方法获取了5种不同锈蚀度下混凝土衬砌的受力状态,并将解析解与数值计算值进行了比较.结果表明:深埋条件下,衬砌拱顶内侧易产生应力集中,在施工及耐久性评价时,需对该...     

深埋输水隧洞断层破碎带衬砌外水压力三维数值模拟研究

深埋输水隧洞常承受较高外水压力,可能导致衬砌结构破坏与外水内渗情况,隧洞衬砌结构设计中考虑高外水压力作用的影响至关重要。建立了灌浆圈-衬砌界面的应力渗流耦合接触界面模型,探讨了灌浆圈厚度、灌浆圈渗透系数和排水孔入岩深度对外水压力的影响规律。结果表明：灌浆圈的厚度增大时,衬砌承受的外水压力减小;灌浆圈渗透系数对外水压力的影响较小;当排水孔入岩深度增大时,衬砌承受的外水压力减小。研究结果可为深埋输水隧洞灌浆圈、排水孔的设计提供优化方案。     

深埋回采巷道围岩塑性区演化规律研究

基于某矿地应力实测结果,在拟定回采巷道开掘方案及支护参数的前提下,采用Hoekbrown准则、"当量半径"简化、弹塑性平衡理论计算得到巷道掘进支护后围岩塑性区半径公式,假定其他因素不变代入支护强度、侧压系数后得到巷道初掘期间不同部位塑性区与p0、λ耦合关系曲线,为巷道布置及支护强度定量设计提供重要的参数;回采期间假定前两者已定,得到工作面前方14~44 m巷道内围岩塑性区随地质强度因素GSI、支承压力P'变化的演化规律。通过UDEC大变形数值模拟计算获得工作面前方巷道围岩塑性区演化规律和同距离段理论计算结果基本吻合。对掘进、回采期间矿压观测结果表明,基于实测地应力的深埋回采巷道围岩塑性区演化规律研究具有针对性、定量性及实用性,能为巷道布置、支护参数设计及围岩稳定性判定提供可靠的依据。     

渗流－应力耦合下深埋引水隧洞变形稳定性分析

隧洞开挖过程中,地下水渗流作用引起围岩应力重分布,其对围岩稳定性的影响不容忽视．依 托日照市沭水东调引水隧洞工程,基于渗流－应力耦合理论,利用ＭＩＤＡＳ－ＧＴＳ有限元分析程序,对 有无渗流作用下隧洞的开挖过程进行仿真分析,得出了隧洞开挖过程中围岩孔隙水压力分布及围 岩变形规律．计算结果表明：开挖使一定范围内的围岩孔隙水压力降低,并导致围岩内孔隙水压力 呈环形带状分布;渗流－应力耦合下围岩位移空间分布规律与未考虑孔隙水压力时相似,耦合作用 对拱顶的竖向位移影响最大．     

引水工程深埋长隧洞施工中通风特性数值模拟

为了解决传统方法不能准确模拟隧洞中风流方向和温度分布的问题,本文提出一种引水工程深埋长隧洞施工中通风特性数值模拟方法。根据引水工程深埋长隧洞施工的工况建立三维模型,通过GAMBIT软件对基于该模型的隧道划分网格结构,分析该网格结构下的通风特点及方式;采用三维紊态RNG k-ε湍流模型对引水工程深埋长隧洞施工中的通风特性进行分析,对不同工况下的引水工程深埋长隧洞的通风情况进行数值模拟,得到最终通风特性数值方程,实现数值模拟。实验结果表明:该方法可以准确模拟隧洞中风流的方向和温度分布,其划分精度随网格数量大幅度增加,平均划分精度高达85%。能够为构建引水工程深埋长隧洞施工管理提供依据。     

基于3D打印模型试验的含结构面异形隧洞的变形破坏研究

隧洞交叉段稳定性受围岩结构面影响较大,物理模型试验是研究结构面影响机制的有效手段。针对模型难以制备的技术瓶颈,采用3D打印增减材技术制备含非贯通结构面的异形隧洞模型。基于数字图像相关技术与内窥摄像头观测模型在单轴加载下的破坏过程,评估打印路径对隧洞模型破坏模式的影响,并研究结构面倾角对异形隧洞破坏机制的影响规律。结果表明,3D打印路径对隧洞模型破坏模式的影响较小,采用3D打印增减材方法制备结构面起控制作用的隧洞模型具有有效性及可行性;含软弱填充物的非贯通结构面导致围岩应力向两侧岩柱卸荷,客观上保护了洞室,提高了隧洞的安全性;当结构面尖端距隧洞较远时,模型表现为贯通裂纹造成的岩柱失稳破坏,当结构面尖端位于隧洞附近时,模型表现为洞顶块体分离破坏;隧洞交叉段扩挖后形成的异形隧洞与常规隧洞的破坏机制不同,其拱结构效应明显减弱。     

含硬性贯通结构面的岩质边坡稳定性研究

选取典型的具有硬性贯通结构面的岩质边坡模型,采用有限元强度折减法并应用岩土数值模拟软件对其进行详细的数值模拟,得到边坡在不同位置结构面、坡角及倾角下的安全系数和潜在滑移面。这说明将含贯通结构面的岩体总体特征予以反映并使之模型化是可行的。结果表明,随着结构面与坡脚距离的增大,安全系数也逐渐提高;边坡坡度越大,剪应力向坡脚集中,继而易发生破坏;坡角一定时,安全系数随倾角呈U形抛物线变化;潜在滑移面不一定沿着结构面发生破坏,也可能在岩体内滑动。上述各项岩土参数对岩质边坡稳定性的影响规律,可用于指导工程实践,有一定的推广价值。     

高频大地电磁测深在深埋隧道中应用实例分析

深大长隧道的地球物理宏观预测是当今工程界亟待解决的重大前沿课题。本文首先系统分析了深埋隧道宏观预测的现状,然后简要介绍高频大地电磁测深的基本理论及应用,通过对深埋隧道实例分析,提出采用EH—4电导率成像系统的高频大地电磁法能够准确快速的探测断裂构造、岩溶等不良地质构造,对施工区的地质构造和不良地质体的赋存状态进行超前的宏观预测。     

深井巷道围岩地温场的研究

本文提出的井巷围岩地温场温度分布规律的简洁数学表达式,能正确地反映地温场温度和地热学参数及其时间空间之间的本质关系。数值模拟法和地质钻孔测温法所得结果证明,新的地温场温度分布规律表达式是符合客观实际的。     

基于FLAC3D的深部隧道分区破裂特性研究

深部地层隧道施工期间,其围岩及支护构成一个复杂的承载体系。开挖导致深部岩体中出现的围岩分区破裂、岩爆等现象会给现场带来极大的安全隐患。围绕分区破裂化这一超常现象,依托淮南矿区某深部巷道工程,借助有限差分软件FLAC3D,通过模拟岩体高温、高地应力等特殊环境下,建立其响应模型,研究了原岩应力和内摩擦角对分区破裂化现象的影响。结果表明：不同原岩压力和内摩擦角对围岩分区破裂现象影响显著;当原岩压力在17.3~35.0 MPa内逐渐增大时,间隔破裂区域体积从0增大至25×102 m3;当摩擦角在22~38°区间内逐渐增大时,间隔破裂区域体积则从26.87×102 m3降至0,恢复至浅部隧道传统破坏模式。     

考虑次生裂隙结构面发育条件下的膨胀土边坡稳定分析

次生裂隙结构面发育是导致膨胀土边坡失稳的主要原因之一,一旦其发育并在坡体吸水膨胀的作用下将普遍导致边坡沿结构面的滑坍破坏。以＂南友＂高速公路宁明段膨胀土路堑边坡稳定分析为实例,重点考虑裂隙结构面的强度因素,采用ANSYS软件的热-力耦合计算功能模拟边坡的降雨入渗以及产生的膨胀力并采用有限元强度折减法对不同条件下边坡的安全系数进行大量计算,发现了一定的规律。次生裂隙面发育后的边坡安全系数较低,有效处治是必要的。     

深孔有压隧洞平板闸门小开度闸后水力特性及 改善措施试验研究

深孔有压隧洞平板闸门小开度运行时,闸后水流侧收缩现象比较严重,流态较为复杂,需要采取一定的工程措施来改善闸后水流流态。基于物理模型试验与理论分析相结合的方法研究了不同导流坎坎高下的闸后水力特性。结果表明:闸后水流侧收缩现象随导流坎坎高的增加而减小,闸后水流水舌高度和水舌长度明显降低且底板负压基本消失,压强分布趋于均匀。但闸室导流坎坎高的增加对过流能力有一定影响,相对平底闸室,闸下过流能力随导流坎坎高的增加而减小,为避免影响过流能力,导流坎坎高不宜太大。     

有源无源大地电磁在玄武岩覆盖区长大隧道发挥的作用

滨绥线牡绥段长大隧道大部分被玄武岩覆盖着,地质调绘、常规物探方法难以发挥作用,采用有源和无源大地电磁法取得了较好的地质效果,本文在研究玄武岩物性特征和大地电磁方法特点的基础上,对牡绥线有源、无源大地电磁实例效果进行分析。     

浅埋隧道逆向进站开挖工法及数值分析研究

针对浅埋隧道开挖工法如何尽快恢复市政道路通行,变截面开挖步距和开挖角度难以控制的问题,结合某地铁车站出入口开挖工程,提出了CRD变截面逆向站内进洞施工技术,建立了FLAC3D变截面开挖数值模型,比较了在不同开挖角度和开挖步距下对拱顶沉降和水平收敛的影响;对隧道变形情况现场监测结果与数值模拟结果进行了对比分析。研究结果表明:当开挖角度在30°左右时拱顶沉降和水平收敛控制较好,结合工程施工因素,开挖步距推荐为0.5 m;拱顶沉降值和水平收敛值都经历了增长-平稳阶段,现场监测与数值模拟结果基本吻合。     

某深基坑桩锚支护结构稳定性分析

以实际基坑支护工程为背景,利用ANSYS有限元分析软件,建立一个符合实际工程的理想平面应变模型,通过杀死土体或激活支护单元来实现基坑开挖支护的连续施工过程。改变计算模型中的支护方式,分析了影响桩锚支护结构稳定性的因素。将各工况下基坑结构的变形计算结果与实际监测数据进行了对比,证明有限元计算模型的合理性,可为实际工程提供指导。     

T型板焊缝处埋藏式裂纹扩展特性研究

针对焊接T型板焊接处埋藏式裂纹扩展进行研究,依据相互作用积分法及最大周向应力准则,结合ANSYS软件,对含埋藏式初始裂纹的T型板试件模型在疲劳荷载的下的裂纹三维扩展进行模拟,获得T型板焊缝埋藏式裂纹的扩展规律,最后采用Forman公式评估埋藏式片状裂纹的剩余寿命。结果表明:埋藏式裂纹扩展主要表现为张开型扩展,初始椭圆球缺陷只影响裂纹扩展初期阶段的平面形状,当裂纹扩展到一定程度后,其平面形状会趋近于圆形直至扩展至构件表面,同时裂纹扩展后波浪形空间形态也说明不能忽略Ⅱ和Ⅲ型裂纹的影响。     

深埋管线探测方法技术分析探讨

随着地下管线非开挖施工技术的大量使用,深埋管线探测技术成为了一个新课题。结合工程实例,分别将高密度电阻率法、瞬态瑞雷波探测和地震映像等物探方法应用到深埋管线工程探测中,均取得了较好的探测效果,可为同行业内人员提供一定的借鉴。