隧洞支护效应的探讨

基于弹性理论,对隧洞开挖后和进行喷锚支护后的应力和塑性变形进行分析。运用FLAC 3D模拟了隧道开挖与支护过程中的力学行为,得到隧道在无支护和喷锚支护作用下围岩的塑性及应力变形情况。结果表明,在喷锚支护中,对锚杆施加预应力,其值为当隧道塑性区消失时所需支护力的大小。这种支护提高了围岩的自承能力,使围岩塑性区的扩展在隧道开挖不久就得到有效抑制,能有制止隧道围岩的进一步破坏。     

超大断面隧道软弱围岩控制机制及应用

为明确超大断面隧道软弱围岩破坏及控制机制,系统开展交叉中隔墙(center cross diagram, CRD)法和双侧壁导洞开挖方法下超大断面隧道软弱围岩控制机制数值试验,对比分析不同强度等级围岩、不同开挖方法在无支护、锚杆支护、H型钢拱架支护和H型钢拱架+锚杆支护四种支护方式下隧道围岩变形、支护构件受力变化规律,并研究超大断面隧道软弱围岩控制机制。同时对H型钢+锚网喷联合支护方式在超大断面破碎围岩隧道进行了CRD和双侧壁导洞两种开挖方法下的现场试验,拱顶沉降分别稳定在27.2 mm和18.7 mm,很好地控制了围岩变形、保证了现场初期支护安全。     

浅埋大跨度小净距连拱隧道施工监测及分析

针对浅埋大跨度小净距双连拱隧道在施工过程中围岩变形及应力分布复杂的特点,基于苏州凤凰山隧道,根据监测结果,分析了双连拱隧道施工过程中拱顶沉降和水平收敛的变化情况及各洞开挖过程中的相互影响、围岩与初期支护、初期支护与二次衬砌的接触应力及锚杆轴力的变化规律。结果表明:1)在洞口处拱顶沉降较大,上台阶环向土的开挖对拱顶沉降影响最大。2)在各导洞及主洞进口处收敛值较大,各断面开挖时,初始收敛速率很快,最快达到1.2 mm/d,最后趋于平稳。3)中隔墙左侧接触压应力最大,支护体系受力小于设计值,围岩基本处于稳定状态。 更多还原     

浅埋大跨度小净距连拱隧道施工监测及分析

针对浅埋大跨度小净距双连拱隧道在施工过程中围岩变形及应力分布复杂的特点,基于苏州凤凰山隧道,根据监测结果,分析了双连拱隧道施工过程中拱顶沉降和水平收敛的变化情况及各洞开挖过程中的相互影响、围岩与初期支护、初期支护与二次衬砌的接触应力及锚杆轴力的变化规律。结果表明:1)在洞口处拱顶沉降较大,上台阶环向土的开挖对拱顶沉降影响最大。2)在各导洞及主洞进口处收敛值较大,各断面开挖时,初始收敛速率很快,最快达到1.2 mm/d,最后趋于平稳。3)中隔墙左侧接触压应力最大,支护体系受力小于设计值,围岩基本处于稳定状态。     

隧洞围岩在超载和卸载状态下的破坏模式

围岩破坏模式分析是地下工程围岩稳定性分析、控制和支护设计的基础.围岩开挖是一个径向应力减小、轴向应力增大的复杂加卸载过程,当前常采用超载试验研究隧洞围岩的破坏模式.围岩的应力路径是影响其破坏模式的重要因素,而超载试验的围岩应力路径不同于加轴压、卸围压路径.为对比隧洞围岩在不同应力状态下的破坏模式,利用WE–600B型液...     

龙溪隧道初期支护变形原因分析及处治

龙溪隧道属深埋长大隧道,地质条件复杂,受构造作用影响强烈．初期支护后部分地段发生支护变形、开裂．从地质条件、设计及施工管理角度出发分析了该隧道初期支护破坏的原因,采取围岩注浆、调整开挖方式和支护参数等针对性处治措施对变形破坏地段进行了有效整治．     

地应力释放对隧道围岩稳定性影响的研究

新奥法的基本原理要求"隧道围岩支护过程中,一方面允许围岩有一定程度的变形使其产生受力环区;另一方面,又必须限制围岩的位移量以避免围岩变形过大而产生严重的松弛卸载".结合正在施工的某隧道工程,采用数值方法对其开展在不同地应力释放下围岩稳定性影响的研究.结果表明:地应力释放越大,锚杆承担的荷载越小,围岩的塑性区发展范围越大.因此,在隧道开挖施工过程中,合理地控制围岩应力释放比例,可以有效地改善围岩的应力状态以及塑性区的发展范围.所得结果对深埋隧道围岩稳定性分析、确定合理的支护时机与支护措施以及制定合理的开挖方案具有一定的指导意义.     

浅埋偏压连拱隧道现场监测与分析研究

针对石红高速大中山1#双连拱浅埋偏压隧道,选择典型断面,埋设监控量测设备对隧道施工过程中围岩的变形和支护结构受力进行适时的监测,对监控量测的数据进行分析处理,根据监控量测的信息对隧道施工过程中出现的围岩变形和支护受力进行深入分析,得出了浅埋偏压隧道在偏压作用下和施工扰动下的受力特征和变形特性。结果表明,隧道在偏压作用下有向浅埋侧偏移的趋势,在进行隧道开挖过程中,减少偏压侧不平衡推力对于保证隧道的安全稳定有及其重要作用。     

采动诱导下水系发育岩层的变形破坏机制研究

针对水系发育的铝土矿床及岩层在开挖采动后的突水特征及围岩支护失效破坏特点,研究岩体裂隙演化扩张到宏观变形破坏机制,利用FLAC3D的流固耦合模型动态分析地渗流场对地下开挖工程的渗入途径及损坏过程,得到渗流场-应力场耦合下开挖途径。并针对性制定地下水防治控制对策,系统研究开发复杂破碎围岩条件下开挖巷道支护新方案,优化设计超前小导管注浆技术与喷锚网联合支护方案,并对比分析联合支护技术施工后开挖巷道围岩变形收敛量、围岩应力分布、破坏特征及支护效果。通过现场围岩变形和锚固系统受力状态监测工业试验,试验数据表明该联合支护方案在地下水发育的软弱破碎铝土矿床巷道掘进工程效果优良,可以为条件类似巷道支护选择提供参考。     

深部硬岩的力学特性与支护要求

以锦屏二级水电站深埋引水隧洞中白山组大理岩为典型,开展了常规三轴与真三轴加载试验、损伤控制加卸载试验,基于试验成果的综合分析,揭示了大理岩弹性变形特性、变形与强度的围压效应、脆延转换破坏特征及机制,并将其应用于指导深埋隧洞围岩支护设计,提出了快速提高围压、改变围岩破裂方式的深部硬岩工程支护设计理念,确立了及时进行表面支护、加固围岩、提高结构面抗剪强度及支护系统整体抗冲击能力的支护设计原则,研究结果对深入认识深部工程围岩的高应力破坏机制、针对性地制定岩体破坏防治策略具有重要指导意义。     

卸围压条件下砂岩变形破坏特性试验研究

从可释放弹性应变能角度对岩石卸围压条件下破坏特性进行研究,利用MTS815电液压伺服可控制刚性试验机进行保持轴向变形不变的卸围压试验,根据卸围压试验数据,分析了该砂岩卸围压过程中变形、强度、弹性模量及能量变化特征。结果表明:随着围压逐渐降低,岩样发生侧向不断扩容;轴向应力逐渐降低,呈现出非线性特征;弹性模量在初始阶段几乎不变化,越过破坏点之后大幅降低;可释放的弹性应变能在初始阶段增大比较缓慢,当围压降低至一定程度时急剧增大;推导出基于可释放弹性应变能的卸荷岩石的整体破坏准则Ue0。     

裂隙岩体中径向位移的双场耦合蠕变分析

在富含裂隙的岩体中,隧道开挖引起应力场和渗透场的变化而产生卸荷变形是非常复杂的力学过程。运用粘弹性断裂、蠕变理论,建立在裂隙岩体中隧道开挖的双场耦合蠕变模型,结合Laplace转换推导出围岩的径向位移函数表达式,说明应力卸荷、渗流力的作用以及节理裂隙分布对径向位移的影响。模型计算结果表明,径向最大位移变化量并不在主应力最大方向,也不在隧道顶端,而是受地应力分布、渗透水压和节理分布等综合作用有所偏移。     

Mechanical properties of deep-buried marble material under loading and unloading tests

The mechanical properties are essentially different when rock material is subjected to loading or unloading conditions. In this study, loading and unloading tests with various confining pressures are conducted to investigate the mechanical properties of marble material samples taken from the deep diversion tunnels of Jinping II Hydropower Station. The stress-strain relationship, failure characteristics and strength criterion are compared and analyzed based on the experiment results. The results show: in the loading and unloading test, peak strength, lateral strain, axial strain and plastic deformation increase significantly as the confining pressure increases. Lateral strain increased significantly and obvious lateral dilatancy can be observed to the change of confining pressure; The fracture mode is mainly the single shear fracture for the triaxial compression test and post-peak test, angle between the failure surface and the ends of the rock material becomes smaller as the confining pressure increases. Hoek-Brown strength criterion reflects the strength characteristics of marble material under two different unloading conditions, and has some supplementary effects to the rock material of mechanical field.     

三轴加卸载下花岗岩脆性破坏及应力跌落规律

基于2种卸荷应力路径和常规三轴压缩试验,研究了加卸载条件下花岗岩的变形破坏及应力脆性跌落特征。卸荷条件下岩石变形主要是向卸荷（主）方向回弹或拉伸变形为主,而非或次卸荷方向的塑性变形很小,峰后应力应变曲线呈现明显的脆性特征。而加载条件下岩石以轴向压缩变形为主,且压缩塑性变形随围压增大而增大;卸荷条件下破坏岩石各种级别的张拉裂缝较多,张裂面一般垂直于卸荷主方向,高初始围压时双向卸荷甚至在次卸荷方向也可产生环形张拉裂缝。破坏围压较高时破裂面剪性特征相对明显,但剪性裂面一般追踪张性破裂面发展而成,并在剪切面两侧发育较多微张裂缝。而相对较高围压下常规三轴压缩岩石一般为剪切破坏,张性裂缝很少;常规三轴压缩岩石的应力脆性跌落系数随围压的增大而增大,而在卸荷条件下却随初始围压的增大而减小。相同初始围压时,卸荷条件下比加载时的应力脆性跌落系数小得多,方案Ⅱ在初始围压达到30 MPa时甚至出现负值,应力脆性跌落系数R依次为：RⅢ〉RⅠ〉RⅡ。     

超静孔隙水压下软土卸荷蠕变特性试验研究

考虑超静孔隙水压作用的软土卸荷力学特性对富水软土地区地下空间开挖变形和稳定性分析具有重要作用。以深圳地区淤泥质软土为研究对象,开展不同初始超静孔隙水压作用下的K₀固结不排水三轴卸荷强度试验和卸荷蠕变试验。试验结果表明：初始超静孔隙水压越大,固结围压越小,软土卸荷破坏越具有突然性;软土卸荷强度应力-应变曲线大致呈双曲线型,其双曲线函数拟合结果表明,卸荷强度随着初始超静孔隙水压的增大而大致线性减小。卸荷蠕变对初始超静孔隙水压敏感性很大,卸荷蠕变破坏时的偏应力约为卸荷强度试验中偏应力的90%。UU0.5应力路径相对于UU0.0应力路径更容易发生卸荷强度破坏和卸荷蠕变破坏,在实际工程中,应尽可能控制软土侧向卸荷比和超静孔隙水压的大小。     

岩石卸荷破坏的试验研究

对岩样进行了常规三轴加载后保持轴向变形不变的卸围压试验,得到了峰前、峰后卸围压全过程曲线。对岩样破坏特征和试验结果的分析表明:峰前卸围压岩样表现出脆性剪切破坏的特征,而峰后卸围压表现出张剪破坏的特征,峰前卸围压破坏比峰后卸围压破坏更具有突发性;峰前、峰后卸围压岩样都表现出明显的侧向扩容现象;岩样破坏时的轴向承载能力对围压都很敏感,反应了试件沿破裂面摩擦滑动的结构效应。     

隧洞破碎带围岩失稳破坏模式及控制措施研究

为了解决在隧洞开挖过程中遇到节理带、断层等软弱破碎岩带时,发生大变形、塌方等围岩失稳破坏等问题,需提前或及时做好围岩支护措施,以确保洞室围岩的稳定及施工安全。本文以长河坝水电站泄洪洞工程为研究对象,通过对现场勘测资料、隧洞开挖施工方案及工程地质条件等的综合分析,确定了软弱破碎带围岩稳定的主要影响因素,提出了隧洞破碎带围岩的典型失稳破坏模式。针对隧洞破碎带处围岩的潜在失稳问题,综合采用超前支护、开挖后及时进行喷锚+钢支撑+锚筋束联合支护,并通过有限元手段对隧洞围岩支护方案的加固效果进行了分析。有限元计算结果表明,隧洞破碎带处经及时加强支护后,围岩变形得到有效地控制,避免了洞室围岩失稳破坏现象的发生;现场监测数据及实施效果也表明及时加强支护措施对围岩稳定控制的有效性。     

岩石卸荷破坏与岩爆效应

对粉砂岩试样进行了保持轴向变形不变的卸围压试验,在对岩样的破坏分析基础上,将岩石卸荷破坏与岩爆特征联系起来.研究表明,随着卸荷初始围压值的增加,卸荷破坏状态逐渐从中等岩爆过渡到强烈以上岩爆;三轴应力状态下的岩体如果某一方向的应力突然降低,造成其在较低应力状态下破坏,那么原岩储存的弹性应变能将对外释放,进而可能引起岩爆;通过调整施工速度可以减缓或降低岩爆的发生.     

浅埋偏压隧道进洞施工围岩稳定分析

针对破碎岩体浅埋偏压隧道围岩稳定性问题和进洞工法的取选,选用ABAQUS有限元软件对广西岭顶隧道分别采用三层台阶法、中隔墙法和双侧壁导坑法施工进行数值模拟研究,分析不同施工方法下围岩及支护结构的应力、应变及塑性区分布变化等情况.结果表明:由于隧道存在明显的浅埋和偏压作用,进洞适宜采用中隔墙法和双侧壁导坑法施工作业,能较...     

Numerical Simulation of Rock Burst in Circular Tunnels Under Unloading Conditions

Rock burst in a circular tunnel under high in-situ stress conditions was investigated with a numerical method coupled the rock failure process theory (RFPA) and discontinuous deformation theory (DDA).Some numerical tests were carraied out to investigate the failuer patterns of circular tunnel under unloading conditions.Compared the results under loading conditions, the shapes of failure zones are more regular under the unloading conditions.The failure patterns in the same type of rock mass are clearly different because of non-homogeneity of the rock material.The extension of cracks shows some predictability with an increasing of in-situ stress.When the homogeneity index of rocks (m) is either relatively high or low and lateral pressure coefficients (λ) is high, the number of regular shear slide cracks decreases and the probability of a rock burst also becomes lower.Our numerical simulation results show that the stability of surface rock and the natural bedding stratification of rock material greatly affect rock bursts.Installing bolts with due diligence and suitably can effectively prevent rock bursts.However, it is not effective to control rock bursts by releasing the strain energy with normal pre-boreholes.