侧壁垂直发育板状溶洞隧道开挖围岩稳定性研究

针对喀斯特地貌中平行于隧道走向分布的垂直型板状溶洞岩体,采用数值试验的方法对隧道开挖后的围岩稳定性进行分析,得出以下结论:1相对于无溶洞岩体,有板状溶洞岩体模拟在隧道开挖后围岩位移的最大值增大了24%;2无溶洞岩体在隧道开挖后围岩的应力场表现出中心对称分布状,有板状溶洞岩体在隧道开挖后,隧道围岩的应力分布呈非对称状态;3与无溶洞岩体相比,有板状溶洞岩体在隧道开挖后的最大压应力、最大拉应力分别增加了26%、228%;4无溶洞岩体隧道开挖后围岩未出现明显的屈服破坏区域,而有板状溶洞岩体在底板中心偏溶洞方向处出现了拉伸破坏区域。上述结论可为确保隧道稳定性而进行的岩溶处理工作提供参考。     

尾矿库排洪隧洞与采石场开采相互影响安全性研究

湖南某钨矿尾矿库加高扩容工程次年新建排洪隧洞穿过采石场下方,隧洞开挖与采石场开采对双方的安全性产生影响,需要开展安全性评价。为此分析了排洪系统与采石场的相互位置关系,通过室内试验得出采石场周围岩体的力学参数,采用有限元数值模拟方法分析了排洪隧洞开挖对采石场安全影响,得出排洪隧洞开挖影响范围为7.5~12.5 m,不会对采石场生产早晨安全造成影响;依照规程规范分析了采石场爆破振动对排洪隧洞的影响,得出在采石场目前生产区域采用中深空爆破或浅孔爆破,排洪隧洞处的振动速度分别为12.1 cm/s、10.1 cm/s,在允许安全值内;在采石场设计范围最底部台阶爆破时,爆破药量须控制在25 kg以内。研究结果为今后尾矿库排洪系统及采石场的正常运行提供有利的依据。     

坡面正交型隧道开挖时洞口边坡变形分析

隧道洞口段开挖对洞口段边坡的稳定性影响很大,采用FLAC3D对隧道开挖时洞口边坡的变形进行数值模拟分析。隧道开挖后对地表沉降影响较大范围为隧道拱顶外侧1倍洞径范围内,而在3倍洞径范围外几乎没有影响。在纵向方向,越接近隧道洞口其地表沉降越大。后开挖隧道对先开挖隧道上方地表沉降有较大影响。隧道开挖对隧道拱顶上方边坡影响最大,距离越远其影响越小。其影响以拱顶为中心对称分布。     

岩溶区某尾矿库加高扩容工程稳定性研究

以湖南某铜矿所属尾矿库加高扩容工程为例,采用物探高密度电阻率法对尾矿库区场地内可能存在的岩溶发育地段及影响范围进行了测量,得到了尾矿库库区范围内的岩溶分布情况。依据设计的尾矿库加高扩容方案,采用FLAC3D数值分析了尾矿库加高扩容工程与库区范围内岩溶的相互影响。分析结果表明:设计采用的上游式加高方案对底部岩溶区的稳定性影响较小,库区范围内的岩溶发育区对尾矿库加高扩容工程坝体影响较小,并提出了对岩溶发育区岩溶漏斗的封堵措施,对岩溶发育区采取防渗措施,通过研究论证了尾矿库加高扩容方案的可行性,为尾矿库加高扩容工程的设计及今后的运行指导性的建议。     

基于CRD法的高地应力围岩体变形特性研究

以桃子垭右幅隧道高地应力区起YK58+480讫YK58+910段施工方法为例,运用FLAC~(3D)数值模拟软件对该段施工过程中的最大不平衡力、围岩体位移及支护体的受力情况进行数值模拟,得出运用交叉中隔墙(CRD)法开挖隧道有4次平衡过程,沿隧道断面横向开挖对围岩体的变形有明显影响,且随着隧道开挖范围的不断扩大,支护体的轴拉应力不断增大,轴压应力则先减小后增大再减小。     

复杂环境下城市地铁隧道开挖方法的数值模拟分析

石家庄市轨道交通2号线东港头站—新世隆站区间沿线存在多处建筑物、管道和热力隧道。为减小地铁隧道开挖对周边结构影响,选择最佳开挖方法,采用数值模拟计算软件FLAC3D建立了三维模型,模拟了三台阶法和CRD法开挖过程,获得了拱顶沉降位移、地面沉降位移和支护结构应力值等数据。数值分析结果表明:相比三台阶法,CRD法模拟开挖引起的拱顶沉降、地面沉降更小,支护结构应力状态更稳定。最终确定CRD法为最佳开挖方法,为施工方案的优化提供了参考。     

尾矿库加高扩容工程对底部巷道稳定性影响研究

以湖南某金矿所属尾矿库加高扩容工程为例,在调研尾矿库库区底部巷道的分布情况及采用室内岩石力学实验得到所需的岩土体力学参数后,依据设计的尾矿库加高扩容方案,采用FLAC3D数值分析了尾矿库加高扩容工程对其底部巷道稳定性的影响以及底部巷道对今后尾矿库运行的影响。分析结果表明,设计采用的中线式加高方案对对底部巷道稳定性影响较小,底部巷道的开采对尾矿库加高扩容后的正常运行影响较小,并提出加高扩容工程前应对主斜井井口进行封堵。通过本文的研究能够为尾矿库加高扩容工程的设计及今后的运行提供借鉴性的建议。     

溶洞对隧道爆破开挖影响的数值模拟研究

在岩溶地区采用钻爆法进行隧道开挖施工,溶洞的存在对隧道爆破开挖安全有直接影响,严重者会造成塌方、伤亡等重大事故．以圆梁山隧道岩溶地形为背最,采用DYNA-2D软件数值模拟了层状岩溶地区的既有溶洞对隧道爆破开挖的影响,并结合现场进行了研究．研究结果表明,当溶洞与隧道处于不同空间位置关系时,隧道爆破开挖时的应力将重新分布,在隧道拱顶、直墙和墙脚不同位置会出现破坏危险区域．结合现场进行的数值模拟结果与现场隧道破坏状况一致,验证了数值模拟的可靠性,为隧道施工提供了参考依据．     

不同应力路径下地下隧道强度及开挖效应研究

应用数值模拟得到开挖隧道周边土层的应力路径分区,在此基础上,通过室内三轴试验得到不同应力路径对周边土层强度指标影响的变化规律。研究结果表明,隧道开挖使周边土层具有4种不同的应力路径作用分区,不同作用分区对隧道稳定性影响均不相同;不同应力路径具有各自的破坏形式,相同破坏形式（挤长破坏或者压缩破坏）,即使应力路径不同,其破坏强度也基本接近;而不同的破坏形式,其强度不同,一般来讲,挤长破坏要比压缩破坏的强度低 10%～25%。以上研究成果为准确研究环境土层工程性质的影响提供了有力的依据。     

深部高应力硐室群围岩应力分布及破坏特征模拟研究

以潞安集团李村煤矿为研究背景,在地质力学测试的基础上,采用FLAC~(3D)软件对深部高应力条件下硐室群的开挖进行数值模拟研究,分析围岩应力分布和破坏特征。结果表明:硐室群的开挖及相互扰动引起围岩应力集中和变形破坏,最终使得围岩局部失稳,处于亚稳定状态;煤岩体强度提高后,开挖造成的应力集中范围缩小,有效减弱各硐室之间的相互扰动,有利于维护硐室群的稳定性。现场试验表明采用合理的支护及加固技术能有效解决围岩变形控制的难题。     

裂隙岩体渗透性影响因素的研究

采用UDEC离散单元法中关于裂隙岩体开挖模拟及水力全耦合分析模型,分析裂隙岩体洞室开挖后,因围岩应力与水力耦合作用导致裂隙隙宽变化及渗流变化的过程。为了更直观地了解耦合作用对裂隙岩体渗透特性的影响,以隧洞开挖为例,用开挖后隧洞内总涌水量来表征岩体的渗透特性。利用数值试验的方法,研究了块体边界大小、初始应力比、裂隙隙宽和裂隙夹角对开挖后隧洞内涌水量变化的影响,进而可以看出它们对裂隙岩体渗透性的影响。并得出如下结论:随着块体尺寸和初始应力比的增大,隧洞内总涌水量减少;随初始隙宽的增大涌水量增加并当达到某一固定值时保持不变;隧洞涌水量在θ2/θ1=3.5,其中θ1=30°,即两组节理的夹角为75°处达到最大。     

联井型巷道布置的三维数值模拟及掘进顺序优化

巷道掘进顺序是影响围岩稳定性的关键因素,运用有限元分析软件建立3个水平的局部巷道分布模型,上两水平巷道已掘进完毕,通过对第3水平采准巷道掘进及其不同掘进顺序下的围岩力学特性分析,为采准巷道的合理掘进提供参考,以便尽量减少因巷道掘进对围岩造成的不利影响。模拟结果表明,掘进顺序不同,交叉点的围岩应力分布情况及安全系数有明显的差别,间隔双条进路同时掘进对围岩扰动的影响最小。     

上覆岩层对巷道围岩影响规律 的数值模拟分析

某钨矿+496m水平运输巷道7线与11线之间被F2大断层切割,岩体破碎,同时竖井掘进出来的废石被直接堆放至+496m水平运输巷道地表,加剧了+496m水平运输巷道F2断层破碎带附近区域的岩层移动。用FLAC~(3D)数值软件进行了巷道开挖后的模拟,模拟了巷道上覆岩土动态加载对巷道围岩变形的影响情况。根据不同的地质特征,为数值模拟提供实效的参数,确保数值模拟的准确性,为支护模拟提供数据依据。     

某加高扩容尾矿库三维静力敏感性及地震反应数值分析

为验证某复杂地质条件下尾矿库加高扩容设计方案的合理性,采用非线性有限元程序建立了初期坝、堆积坝以及坝基的三维有限元模型,首先分析了当堆积坝各料区均采用设计参数时,坝体在自重及上游沉积滩水压力作用下的静力位移、应力和应力水平,然后考虑到实际排矿堆积过程中存在的不确定性,对各层尾砂的主要变形模量进行了敏感性分析,最后采用动力时程分析法对坝体进行动力稳定性分析。结果表明：数值模拟结果符合工程实际,工程加高扩容设计方案较为合理,坝体不会出现因地震作用所导致的水平或垂直向裂缝以及沉积池水漫顶。研究成果可为设计及施工方案提供一定的理论依据。     

煤矿井下巷道矿压显现规律及控制研究

井下巷道开挖以后,围岩应力重新分布,并伴随围岩变形破坏,造成巷道损坏。运用理论分析、现场实测、实验模拟、数值计算等方法对巷道围岩因采掘等开挖工序引起的应力场段位移场的改变规律进行了系统的研究,取得了一定的结论,为有效进行回采巷道围岩控制奠定了理论基础。     

高地应力双隧道施工围岩应力变化规律数值模拟研究

以云县至凤庆高速公路隧道开挖工程为研究对象,采用数值分析和相似模拟相结合的手段,对其处于不同埋深岩层围岩变化规律展开研究。为保证隧道开挖施工安全,分别对隧道拱顶围岩压力、拱腰围岩压力以及上方围岩压力进行监测。基于监测数据分析围岩应力变化规律,明确了隧道开挖对其拱顶上部岩层影响程度和拱腰不同位置岩层应力在应力释放阶段所表现形式。研究表明,拱腰围岩竖向应力在左右隧道开挖整个施工阶段,应力变化曲线主要可分为3种类型,逐渐增大最终趋于稳定型、先增加后快速下降再缓慢增加型和先增加后快速下降至0型;根据拱顶及拱顶上方岩层竖向应力曲线,可将隧道拱顶上方岩层分为3种状态,拱顶上方0~50 m应力释放“高影响区”,拱顶上方50~150 m岩层属于应力释放“次影响区”,拱顶上方150 m以上岩层属于应力释放“缓影响区”。     

尾矿库资源回采过程中坝体的稳定性分析

为实现尾矿资源的回收利用并确保尾矿库在回采过程中的安全性,以马批邑尾矿库为工程背景,在勘察、室内土工试验数据的基础上运用数值模拟软件Midas-GTS/NX建立有限元模型并通过FLAC3D对其回采过程进行三维静应力场数值分析。结果表明：在回采过程中,最大主应力与最小主应力均为负值,最大剪应力为正值,说明主要受自重的压应力影响,且最小主应力和最大主应力所对应的压力和最大剪应力随着回采高层的降低在减小。库区总体位移随着堆积坝高度的降低在变化,但考虑到库区回采的实际施工是可以忽略的,所以回采过程中尾矿库处于平衡状态。当回采至初期坝顶,尾矿库侧边的山体位移增大,说明要加强尾矿库回采周边山体的监测与防护。该研究结果能为尾矿库资源回采提供重要的理论指导。     

强降雨条件下某铅锌矿尾矿堆积坝安全稳定性分析

强降雨是影响尾矿坝安全的重要因素之一,同时尾矿堆积坝在建造的过程中随着选矿工艺的改变堆坝尾砂的粒径分布也随之变化。为了研究不同组构尾矿堆积坝在强降雨条件下的稳定性,以湖南某铅锌矿尾矿堆积坝为研究对象,在分析该尾砂坝各级堆积子坝的尾矿砂物理力学性质的基础上,采用数值模拟方法研究了该尾矿坝在强降雨作用下不同时期堆积子坝的稳定性。研究表明:1)不同高度堆积子坝的尾砂组构不同,其不均匀系数、曲率系数以及黏聚力不同,尾矿堆积坝的安全系数与尾砂黏聚力呈正相关关系,与尾砂的不均匀系数呈正比,与曲率系数呈反比;2)相同降雨强度,降雨时长的增加对尾矿堆积坝整体稳定性影响小,但对坝坡表面及一定深度的尾砂有影响,其负孔隙水压力减小,坝体松散,影响坝坡稳定;3)尾矿堆积坝各部位能承受的最大剪应变与尾砂的黏聚力呈正相关关系,且黏聚力大的坝体的最大剪应变在各个区域都较黏聚力小的坝体有较大剪应变。实际堆积坝施工过程中可通过尾砂组构来分析坝体在强降雨作用下的稳定性。