动力扰动下深部高应力矿柱力学响应研究

对深部矿柱在承受高静载应力时的动力扰动力学模型进行应力波传播力学响应分析，采用FLAC^3D有限差分程序对深部开采圆形矿柱进行高应力下动力扰动数值计算。研究高径比为4的圆形矿柱在承受不同静载作用时对动力扰动的力学响应特性，通过改变矿柱所受静载应力的大小，来考察承压不同的矿柱对外界动力扰动的响应情况；通过改变扰动应力波峰值的大小，来考察动力扰动强度的变化对承受高应力矿柱稳定性的影响。矿柱的数值分析结果表明：承受高应力的岩体，随着所受初始静载应力的增大，外界的动力扰动对其影响就越明显；承受高静载应力的矿柱，较小的动力扰动可能会使其发生塑性破坏而导致深部开采时的“多米诺骨牌”效应。     

高应力矿柱在动力扰动下力学响应研究

针对高应力矿柱在遭受爆破、震动、远场地震等外界动力扰动时,往往发生整体失稳,甚至坍塌的现象,对深部矿山二步骤回采预留矿柱进行简化并建立了地质和力学模型,并对应力波在矿柱中传播进行了力学分析;进而采用FLAC^3D数值模拟的方法研究了高径比为4的典型圆柱形矿柱分别在20 MPa、30 MPa、40 MPa静应力作用下竖向应力和塑性区的分布以及在此基础上分别受到峰值为10 MPa、20 MPa、30 MPa动力扰动时的力学响应特性。研究结果表明:矿柱在40 MPa高静应力作用下依然处于弹性变形阶段,可以保持自身的稳定;而高应力矿柱在遭到外界动力扰动时,会产生不同程度的塑性区,稳定性变差;静应力越大,动力的峰值越高,矿柱的稳定性越差,越容易失稳。得到了它们之间的定量关系并给出了保护矿柱稳定性的建议。     

深部巷道破裂围岩强度衰减规律试验研究

 为研究深部巷道破裂围岩强度衰减规律,设计模拟巷道破裂区应力演化规律的应力路径,采用MTS815岩石力学伺服试验机对完整的砂质泥岩试样进行加卸载试验,得到不同损伤程度的初始损伤岩样;通过单试件法对初始损伤岩样在不同围压下的三轴强度特性进行试验研究。采用卸载点的应力减低比D?、体积膨胀比DV作为损伤变量,分别建立损伤岩样峰值强度及强度参数与二者的函数关系,研究成果表明,初始损伤岩样的峰值强度、黏聚力与内摩擦角随损伤程度的增大大幅减小,且呈指数衰减规律。     

深部巷道围岩稳定性数值模拟研究

以某煤矿-648 m南翼回风大巷400 m的试验段为研究背景,以数值分析为手段,分析了巷道支护前后应力场、位移场、塑性区的分布情况,对巷道的稳定性和支护参数的合理性做出了评价,并将数值分析结果与现场监测数据进行对比,验证了数值分析结果的合理性。     

深部巷道围岩分区破裂三维地质力学模型试验研究

 为模拟分区破裂的产生条件和破裂机制,以淮南矿区丁集煤矿深部巷道为工程背景,通过相似材料三维地质力学模型试验再现深部巷道围岩分区破裂的形成过程,通过多种测试手段获得巷道围岩内部的应变和位移呈现波峰和波谷间隔分布的波浪形变化规律,从巷道围岩的破裂现象及其应变和位移的变化规律,有效揭示深部巷道围岩分区破裂的形成条件和破坏规律,为深入研究深部巷道围岩的非线性变形破坏机制奠定坚实的试验基础。     

深部巷道围岩的分区破裂机制及“深部”界定探讨

通过分析巷道围岩的应力状态和变形破坏多阶段、多水平的性状，揭示巷道围岩最大支撑压力区的体积变形状态及其后果，得出深部围岩区域破裂现象的发生条件、岩体的初始压力和围岩全过程变形状态，尤其是围岩峰值后状态下材料的残留强度芙系。根据分区破裂现象的出现条件，提出界定浅部及深部工程活动的标准：浅部工程——坑道最大支撑压力区不破坏的深度：深部工程——坑道最大支撑压力区发生破坏的深度。     

开滦矿区深部开采中巷道围岩稳定性研究

在对开滦矿区赵各庄矿、唐山矿深部开采过程中巷道围岩变形、破坏特征和矿井动力显现观测的基础上,结合数值模拟研究发现:(1)开滦矿区在千米深开采时水平构造应力远大于自重应力,原岩应力值远大于巷道围岩强度值,巷道将不可避免地要遭受破坏并表现为大变形强流变和严重底鼓;(2)随着开采深度增大,软弱煤岩层发生冲击地压的危险性随之增大,通常以煤层的整体突出为特征,其发生机理和高应力状态下硬岩(煤)中的岩爆有区别;(3)原岩应力状态对巷道围岩的变形破坏有着重要影响,而巷道形状对巷道围岩的破坏形式影响不大。     

深部巷道围岩承载结构的数值分析

围岩承载结构的稳定是深部巷道支护成功的关键。应用岩石峰后应变软化本构模型对深部巷道进行数值模拟研究,分析了深部巷道与浅部巷道围岩承载结构的差别,探讨了支护阻力对深部巷道围岩承载结构的影响。研究结果表明:深部巷道围岩中存在围岩强度强、弱软化区域交替出现的现象;而提高支护阻力可以缩小围岩强度软化区域范围,减小围岩强度软化程度,改善巷道围岩应力分布状况。得出了支护阻力通过控制围岩强度软化,提高围岩自承能力,实现深部巷道围岩承载结构稳定的目的的结论。     

深部开采岩体力学研究

深部开采工程中产生的岩石力学问题是目前国内外采矿及岩石力学界研究的焦点，同内外学肯通过理论研究、室内及现场试验研究取得了大量的成果。总结分析了深部开采与浅部开采岩体工程力学特性的卜要区别，主要表现在“三高一扰动”的恶劣环境、5个力学特性转化特点、4个方面的矿井转型、6大灾害表现形式。针对深部工程所处的特殊地质力学环境，通过对深部工程岩体仆线性力学特点的深入研究，指出进入深部的工程岩体所属的力学系统不再是浅部工程田岩所属的线性力学系统，而是非线性力学系统，传统理论、方法与技术已经部分或相当大部分失效，深入进行深部工程岩休的基础理论研究已势存必行。     

赵庄矿深部巷道围岩变形机理研究

随着煤炭开采不断向深部地层发展,深部高应力条件下巷道容易发生较大变形,造成冒顶、片帮等事故,因此以赵庄矿× ×矩形巷道为工程背景,结合现场试验测得的围岩力学参数,采用FLAC 3D数值模拟软件对不同条件下巷道围岩变形机理进行研究,研究结果表明了巷道宽度、高度、埋深、侧压系数的改变对巷道围岩塑性区分布状态和围岩变形量的影...     

FLAC在铁山坪隧道围岩稳定性分析中的应用

隧道围岩稳定性问题一直是岩土工程的一个重要研究内容,而围岩稳定性评价结果的正确与否直接关系到地下工程的成败。作者主要介绍了FLAC算法流程、网格划分、数据的输入及结果的分析,并结合铁山坪隧道实例,分别就应力、位移和最大不平衡力及拱顶位移随时步的变化率来判断隧道围岩的稳定性。得出FLAC用于铁山坪隧道围岩稳定性分析是非常有效的,这将为以后的隧道支护设计提供参考。     

深基坑土钉支护的FLAC数值模拟

本文应用FLAC3D对某基坑开挖和土钉支护进行了数值模拟，对土钉支护过程中的土体位移场、应力场和土钉的受力变化进行分析，对土钉支护工作机理进行初步研究，得到基坑边坡变形和受力以及土钉受力的规律。     

岩质隧洞围岩稳定性分析与强度参数的探讨

长期以来,地下洞室围岩的稳定性一直是大家关心的问题.现阶段,研究者多采用有限元法计算的应力、位移和塑性区大小来判断围岩的稳定性.事实上,以这样的方法来判断围岩的稳定性有很大的随意性,因为位移、塑性区大小与围岩稳定性没有严格的定量关系,而且随诸多因素改变.笔者尝试将极限分析法应用到岩质隧洞围岩稳定性分析中并提出计算隧洞剪切与拉裂安全系数的方法,由此求得潜在破裂面和安全系数,评价岩质隧洞稳定性和设计合理性.另外,笔者提出了各类隧洞岩体的稳定性标志并且依据安全系数来反推岩体的强度参数,从而使各类围岩强度参数值更接近实际.     

基于神经网络的隧道围岩位移反分析研究

根据重庆鹰嘴岩隧道现场监控量测资料,基于BP神经网络理论,进行了公路隧道围岩位移反分析研究。首先利用FLAC3D对隧道开挖衬砌过程进行模拟分析,建立各围岩参数组合与位移计算值的对应关系,形成用于神经网络训练和检验的样本,通过训练样本和检验样本分别对网络进行训练和检验,得出较为理想的位移反分析模型;然后通过此模型根据重庆鹰嘴岩隧道现场监控量测的围岩位移资料对有关围岩稳定性的力学参数进行了反演,为隧道围岩稳定性评价分析提供了重要的力学参数。     

基于透明岩体的深部隧道围岩变形分析

鉴于当前实验条件,无法直接观测岩体内部的变形演变过程,难以满足对岩体内部全域的变形时间效应与空间特征分析的要求,以透明岩体实验新技术为出发点,对模型隧道周边围岩的内部变形过程进行全程二维数字照相量测,得到深部隧道围岩内部变形的时空演化规律。研究发现:隧道顶部、帮部及底部的岩体径向位移都大致与隧道埋深呈指数衰减关系;隧道拱顶、拱底、左腰和右腰处岩体的径向位移都与顶部荷载呈指数递增关系;随着顶部荷载的增加,隧道顶板岩体最终将沿着两侧拱腰斜方向一定范围内两条弧线而向隧道内发生整体性剪切滑动,导致隧道失稳破坏。研究结果揭示了深部隧道围岩变形破裂时空演化机理,为深部隧道事故防治提供了依据。     

深埋公路隧道围岩大变形预测研究

随着我国西部大开发基础设施的大规模兴建,越来越多的深埋公路、铁路隧道和水电、矿山地下坑道将要或正在高地应力环境条件下进行修建,围岩大变形的预测与防治已成为地下工程关键技术问题之一。本文以某公路隧道的围岩大变形预测研究为例,通过对隧道围岩中软岩的物理和化学成分测试,岩石为非膨胀岩,预测其将发生挤出型变形;结合场区的地应力实测资料,通过三维数值模拟的方法,求解出隧道沿线最大主应力分布情况。对详细地质勘察中采集的岩芯进行单轴和三轴物理力学实验,得到围岩的抗压强度;应用强度应力比临界值法和数值模拟技术,综合分析和预测可能发生的隧道开挖大变形部位和变形破坏模式,进而制定科学合理的隧道开挖支护方案。     

隧道施工围岩的反分析优化计算

采用FLAC程序和黄金分割轮换变量法进行反分析优化计算,一方面发挥了FLAC程序适应性广的特点;另一方面,采用坐标黄金分割法对反分析计算过程进行优化,显著提高反分析的效率.针对宜巴高速公路平邑口隧道施工,由监控量测位移数据进行了岩体力学参数的弹塑性反分析,由实测的位移反分析计算得到围岩力学参数,如弹性模量E和粘聚力c....     

结构性黄土深埋盾构隧道围岩力学特性研究

盾构施工会破坏黄土结构性,为探求黄土结构性变化对盾构隧道围岩力学特性的影响,引入应力比结构性参数对摩尔-库伦强度准则和芬纳公式进行修正,通过建立黄土围岩和管片之间力和位移的连续条件,对围岩塑性区半径进行了求解,并对解析解进行了对比验证,最后分析了关键参数对围岩力学性态的影响。结果表明：(1)太沙基土压力公式计算结果介于解析解上限值与下限值之间;(2)随着应力比结构性参数的增大,对应的塑性区半径和围岩压力值在不断减小;(3)随着覆跨比的增加,塑性区半径不断减小,围岩压力值不断增大,当黄土结构性比较强时,隧道覆土厚度达到一定值之后围岩压力解析公式才适用;(4)围岩压力和塑性区半径与开挖半径近似呈线性正相关关系。     

基于Hoek-Brown准则的山岭隧道围岩力学参数估计

将围岩岩体分级系统(Q系统)引入到Hoek-Brown强度准则中,引入节理粗糙度、节理充填物的抗剪强度及岩石所受应力3个指标,对地质强度指标(GSI)进行定量化修正,并基于围岩基本质量指标BQ、裂隙组数、围岩节理条件以及Q系统评分值,重新构建一种GSI的定量化分析方法,通过测量扰动前后围岩的纵波波速优化岩体的扰动参数D。基于修正后的Hoek-Brown强度准则与Mohr-Coulomb强度准则进行等效转化,估算岩体的力学参数,通过与实例工程中试验结果进行对比,得知此方法是合理、可行的。     

基于FLAC 3D在不同断面形状下隧道围岩的稳定性分析

针对施工过程中常见的圆形、椭圆形和马蹄形这3种断面形状隧道,利用FLAC3D软件在相同的围岩条件下进行了隧道开挖的数值模拟,通过对隧道四周围岩的应力分布、塑性区范围等结果进行分析比较,得出圆形断面隧道是对围岩扰动最小的最优断面形状隧道.