富水软岩巷道变形特征及其控制方法研究

富水条件下,软岩巷道的变形规律和失稳状况愈加复杂,给矿井的安全生产带来了更大的隐患。为了解决这一问题,以软岩饱水状态下的力学实验及现场实践研究为基础,分析了富水软岩巷道变形特征,探讨了富水软岩巷道的控制方法。研究结果认为:软岩巷道对水的敏感性极强,在富水条件下施工需要采用隔离水和封堵水结合的防水措施;对于富水软岩巷道控制关键在于二次支护时及其刚度耦合。     

基于德鲁克-普拉格准则的围岩损伤区渗透系数研究

利用损伤力学,考虑了中间主应力作用,应用德鲁克-普拉格准则,推导了圆形巷道围岩应力场的解析解,给出了围岩渗透系数的表达式,并对孔隙水压力和围岩塑性区域半径与渗透系数之间的关系进行了研究。研究表明：在损伤区域范围内,渗透系数 K随着r 的增加呈非线性减小,随着孔隙水压力 p 的增大呈指数增加。研究成果可为巷道在渗流作用下变形破坏计算及稳定性分析提供理论依据。     

考虑渗流及软化效应的深埋引水隧洞围岩弹塑性分析

为研究圆形引水隧洞围岩的塑性区及应力分布情况,应用弹塑性力学,考虑渗流及应变软化的影响,采用统一强度准则,推导了圆形隧洞围岩各分区应力场以及塑性区半径的解析解,结合工程算例分析,得到围岩软化、渗流作用、中间主应力系数对隧洞切向应力和塑性区半径的影响规律,同时通过定义不均匀渗透系数,分析了不同方向上孔隙水压力分布规律。研究结果表明:随着不均匀渗透系数的改变,渗流沿不同方向表现出了各向异性,且越靠近水平方向或垂直方向,孔隙水压力分布受不均匀渗透系数的影响越明显;渗流及材料软化对围岩应力场分布以及塑性区大小均有不同程度的影响,材料软化较渗流影响对围岩稳定更为不利;中间主应力系数对围岩切向应力及塑性区范围有着显著的影响,不考虑中间主应力效应时计算结果相对保守,不能有效发挥出围岩的强度。研究结论可为研究含水岩体下隧洞开挖围岩稳定性等问题提供理论参考。     

基于流固耦合的强震大型滑坡水力激发效应研究

为研究地震作用下滑坡的动力响应规律,通过有限元法实现动力和渗流的耦合,建立滑坡数值模型。对是否考虑地下水工况下的滑坡加速度和位移响应规律进行计算,研究孔隙水压力的分布情况,并对软弱层带的有效应力和孔压响应进行分析。结果表明：水位对滑坡加速度响应的主要影响在上硬层,有水位工况下的上硬层加速度峰值相较于无水位工况下的提高3倍。地下水的存在,使得滑坡对垂直波更为敏感。存在地下水时,上硬层对地震波的响应更为剧烈。孔压主要分布在软弱层带附近位置,软弱层带中后段孔隙水压力大于上覆应力,即超孔压会引起方向向上的内力,对滑坡造成托顶效应,有可能导致滑坡灾害发生,存在一定安全隐患。     

富水黄土隧洞加固方式对其力学响应的影响

依托某富水黄土隧洞,应用有限元分析软件对常水位作用不同工况下洞周围岩渗流场和位移场进行了模拟,对开挖过程中不同加固方式对洞周围岩的响应(渗流场、应力场和位移场)进行了研究。结果表明:洞周加固体的渗透性能对围岩的渗流路径、孔隙水压力和流速都有较大影响,对隧洞周围土体位移也有影响。在进行富水黄土隧洞注浆加固材料设计时,既要考虑材料的阻水效果,同时还要考虑加固体阻水后导致的土体孔隙水增加引起的土体抗剪强度的降低效应。     

苏州河河口水闸渗流场数值分析

建立苏州河河口水闸工程的渗流分析模型,按正向挡水和反向挡潮两种工况进行苏州河河口水闸工程的渗流计算,对各工况下水闸底板的扬压力、区域各点的水头和水力坡降、水闸结构的总体渗流规律等进行分析研究。数值分析结果表明,各水闸的渗流是稳定的,闸底板渗流扬压力分布符合一般规律。     

双向搅拌桩施工对桩周土体扰动分析

为探究双向搅拌桩施工时桩周超孔隙水压力和有效应力的分布和变化规律,依托江苏某高速公路软基处理工程,通过在不同位置布置传感器,测得单桩和群桩施工时桩周孔隙水压力和土压力的变化。结果表明:在施工过程中桩周土体孔隙水压力和土压力变化剧烈,靠近桩的位置产生了很高的超静孔隙水压力,孔压在桩周土的固结作用下消散规律表现为先快后慢;背离施工方向孔压累积值小于沿着施工方向的累积值,遮拦效应阻挡了约60%的超孔隙水压力,工程中可利用该现象减小施工对土体的扰动;单桩施工时桩周超孔压的分布与半径比的对数呈线性关系,分布规律与Vesic圆孔扩张理论解答的趋势相同,扰动影响范围约为20倍桩半径;施工过程中孔隙水压力小于土压力,桩体不会出现下沉和孔周土体液化等灾变,基于该原理可以通过改良设备和施工方法避免掉桩等灾变的发生。研究结果可为软土加固工程的施工安全提供参考。     

新近吹填软土真空预压卸荷反弹变形规律分析

为掌握新近吹填软土真空预压地基卸荷反弹变化规律,基于温州市某浅层无砂垫层真空预压试验区变形监测数据,对不同工况条件下的地表沉降、孔隙水压力反弹量和密度进行分析.研究结果表明:试验区浅层无砂垫层真空预压卸荷后地表沉降、孔隙水压力反弹普遍,后期"软基覆水"反弹更明显,卸荷后应避免地基覆水;经排水晾晒后地表沉降141.0mm...     

湿化及流变对不同软岩料利用范围面板坝应力变形的影响

为研究不同软岩料分区范围下湿化及流变特性对面板堆石坝的应力及变形影响。查找、对比软岩料的湿化及流变模型,分析和研究已有的软岩料湿化及流变特性的有限元实现方法。以某面板堆石坝为例,按软岩料的不同填筑范围制定两种计算方案,分别进行大坝的三维有限元应力变形计算,然后通过对比分析两种计算方案的计算结果,系统总结软岩料不同填筑范围对面板堆石坝应力变形的影响规律。结果表明:随着软岩料利用范围的扩大,坝体的流变范围也随之扩大,相应的垂直位移、水平位移位移及面板的挠度也随之增大。因此,在实际面板砂砾石坝工程设计中,进行软岩料的扩大利用时需要合理的制定软岩料填筑范围。     

基于FLAC 3D求解沙湾河水库土石坝渗流场特征分析研究

针对沙湾河拟建水库土石坝渗流场特征,利用FLAC 3D开展稳定与非稳定工况下计算分析.获得稳定渗流工况下,蓄水位上升,孔隙水压力均为从坝底至坝顶递减,但不同蓄水位下孔隙水压力分布量值有所差异.降雨非稳定渗流工况下,降雨强度提高,孔隙水压力递增,且坝顶小孔隙水压力分布空间减小,原水位32.5 m、56.7 m降雨工况下的...     

In the Central Committee of the Communist Party of the Soviet Union and the Council of Ministers of the USSR

Power Technology and Engineering -     

分流对弯道水流紊动强度影响的试验研究

采用先进的三维超声波多普勒流速仪（ADV）对不同分流比情况下弯道水流紊动特性进行了系统的试验研究。根据试验数据,探讨了不同分流比工况下弯道水流的紊动机理,分析了其紊动特性,同时对紊动强度分布特点进行了比较。     

前置掺气坎坡度对阶梯溢洪道掺气水流影响的数值模拟

为研究复杂边界条件下气液两相界面的流动及混掺现象对工程建设的影响,结合某大型水电站的溢洪道,利用RNG k-ε模型对其进行三维流场模拟,采用有限体积法离散控制方程,并用GMRES算法进行压力求解,对前置掺气坎式阶梯溢洪道和传统阶梯溢洪道泄流壁面上的高速掺气水流进行数值模拟。结果表明:随着掺气坎坡度的增加,其掺气空腔及掺气浓度均有所增大,随着水流下泄掺气浓度沿程降低,达到一定距离后趋于稳定,掺气浓度值达到了减免空蚀破坏的要求;与传统阶梯溢洪道的模拟结果进行对比可知,增设前置掺气坎后,既可以增加前几级阶梯的掺气浓度使水流提前达到水气平衡,也没有降低阶梯式溢洪道的消能率,为解决传统阶梯溢洪道中出现的工程难题提供了一种新思路。