数值模拟软岩巷道支护技术研究

软岩巷道多具有高应力、变形大、难支护等工程特征,单一支护方式难以控制围岩变形.通过对围岩变形机理、破坏过程分析研究,利用模拟围岩变形破坏的RFPA计算软件,建立了数值计算力学模型.对软岩巷道围岩变形破坏、应力转移过程进行模拟分析,为软岩巷道支护方案设计提供了依据.     

新型钢管混凝土支架在软岩巷道加固工程中的试验研究

为解决深井软岩巷道修复加固的技术难题,提出了采用钢管混凝土支架的支护技术,通过直墙半圆拱钢管混凝土支架与单位长度含钢量相同的U型钢支架承载力试验,考察了不同加载条件下两种支架的极限载荷与变形量.结果表明,钢管混凝土支架的承载能力是相同含钢量U型钢支架的2.1~2.4倍,并具有良好的可缩性.根据试验结果,选择钢管混凝土支架参数,并应用于平顶山天安煤业股份公司六矿最具有软岩特性的戊二轨道下山巷道修复加固工程中,有效地控制了软岩巷道大变形和长期流变,巷道修复2年后完整无损,为深井软岩巷道修复加固工程提供了参考.     

小净距隧道围岩稳定性的影响因素

近年来市政隧道工程蓬勃发展,许多城市公路隧道受建筑、管线等因素的限制,并为节约用地、缩短工期等目的,大多被设计成小净距隧道.小净距隧道在施工过程中与分离式隧道最显著的区别是中隔岩柱受力状态复杂、稳定性难以控制.通过理论推导,对浅埋超小净距隧道土质中隔岩柱的失稳机理进行系统研究,基于小净距隧道中隔岩柱承载模型确定中隔岩柱...     

深井软岩巷道交岔点稳定性影响因素研究

采用数值模拟试验方法,研究了几何结构参数对深井软岩巷道交岔点围岩变形规律的影响。试验结果统计分析表明:最大水平应力作用角α、分岔角β对三角区稳定性影响显著,主巷道跨度B对交岔点处顶板稳定性的影响高度显著;并对试验结果进行处理,得到了各试验参数与反映交岔点稳定性指标之间的关系。试验结果可为深井软岩巷道交岔点的设计、施工和稳定性预测提供一定的参考价值。     

软岩巷道掘进中的光面爆破控制参数研究

为避免软岩巷道掘进过程中爆破对围岩产生损伤,采用合理的控制爆破参数和施工技术,能取得良好的爆破效果,提高施工的安全性,降低成本,并带来的良好的经济效益和社会效益.     

Deformation characteristics of surrounding rock of broken and soft rock roadway

A similar material model and a numerical simulation were constructed and are described herein. The deformation and failure of surrounding rock of broken and soft roadway are studied by using these models. The deformation of the roof and floor, the relative deformation of the two sides and the deformation of the deep surrounding rock are predicted using the model. Measurements in a working mine are compared to the results of the models. The results show that the surrounding rock shows clear rheological features under high stress conditions. Deformation is unequally distributed across the whole section. The surrounding rock exhibited three deformation stages: displacement caused by stress concentration, rheological displacement after the digging effects had stabilized and displacement caused by supporting pressure of the roadway. Floor heave was serious, accounting for 65% of the total deformation of the roof and floor. Floor heave is the main reason for failure of the surrounding rock. The reasons for deformation of the surrounding rock are discussed based on the similar material and numerical simulations.     

大跨中承式钢管混凝土拱桥的自振特性及稳定性

对一大跨中承式钢管混凝土拱桥分别进行了自振特性分析及稳定性分析,研究了设计荷载、拱肋矢跨比、拱面内倾角对大跨中承式钢管混凝土拱桥自振特性、弹性稳定性及弹塑性稳定性的影响。研究表明,降低拱肋矢跨比或将拱面内倾均可有效改善大跨钢管混凝土拱桥的横向面外刚度,提高结构的面外振动频率,并使结构稳定性呈现不同的变化规律。综合考虑自振特性及弹性稳定性两种分析结果比单纯依靠自振特性分析结果评价结构参数取值更合理。本文讨论的360m跨度中承式钢管混凝土拱桥矢跨比宜在1/4附近取值,拱面内倾角度不宜超过10°。     

浅埋偏压隧道开挖数值模拟及稳定性研究

浅埋偏压会对隧道围岩稳定和支护结构产生很大影响,开挖过程中极易发生垮塌。利用FLAC3D 程序对烟海高速公路解家河隧道穿越浅埋偏压洞段采用的施工过程进行仿真分析,得到解家河隧道在采用不同开挖工序时各阶段围岩及支护结构的变形和应力变化情况。结合现场监测断面的量测成果,经过数据整理和计算得到解家河隧道浅埋偏压洞段围岩及支护的受力特征,对隧道围岩稳定性进行分析判断。所得结论为解家河隧道顺利施工提供了可靠依据,可为具有类似地质、地形情况的隧道设计和施工提供技术参考。     

二道垭隧道开挖与支护的数值模拟分析

大量工程实践表明,岩体工程开挖后的应力调整和变形并不是瞬时完成,本文采用大型有限元工程模拟分析软件ABAQUS,模拟二道垭隧道的开挖与支护过程,研究隧道开挖后考虑不同的应力释放比例后再支护时,围岩的变形及锚杆的受力情况. 计算结果表明：对于松软岩层来说,考虑应力释放后再支护的计算结果更好地反映工程围岩的变形和破坏特性.     

Deformation mechanism and excavation process of large span intersection within deep soft rock roadway

The FLAC3D software was used to simulate and analyze numerically the displacement, stress and plastic zone distribution characteristics of a large span intersection in a deep soft rock roadway after the surrounding rock was excavated. Our simulation results show that there are two kinds of dominating factors affecting roadway stability at points of intersection, one is the angle between horizontal stress and axial direction of the roadway and the other are the angles at the points of intersection. These results are based on a study we carried out as follows: first, we analyzed the failure mechanism of a large span intersection and then we built a mechanical model of a rock pillar at one of the points of intersection. At the end of this analysis, we obtained the failure characteristics of the critical parts on the large span intersection. Given these failure characteristics, we proposed a new supporting method, i.e., a Double-Bolt Control Technology (DBCT). By way of numerical simulation, DBCT can effectively control the deformation of the surrounding rock at the points of intersection in roadways.     

二道垭隧道开挖与支护的数值模拟分析

大量工程实践表明，岩体工程开挖后的应力调整和变形并不是瞬时完成，本文采用大型有限元工程模拟分析软件ABAQUS，模拟二道垭隧道的开挖与支护过程，研究隧道开挖后考虑不同的应力释放比例后再支护时，围岩的变形及锚杆的受力情况．计算结果表明：对于松软岩层来说，考虑应力释放后再支护的计算结果更好地反映工程围岩的变形和破坏特性．     

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。     

乌鞘岭隧道7号斜井软岩问题及支护对策

开挖表明，乌鞘岭隧道7号斜井存在软岩问题．从软岩的基本概念入手，确定该软岩类型为节理化软岩，具有岩块强度高，岩体破碎，岩体结构复杂和围岩松动变形受断层、节理等结构面控制等特征．根据其特征，相应地提出超前小导管预支护环形开挖预留核心土的施工对策．     

某岩溶隧道围岩稳定性及涌水量预测的流固耦合分析

以沪蓉西高速公路乌池坝隧道为工程背景,建立了岩溶隧道三维地质模型,分析了在流固耦合条件下隧道轴向和垂直隧道轴向方向上的隧道围岩应力特征,讨论了围岩应力与分析断面距暗河、地表岩溶洼地之间距离以及与工况之间的关系,分析了各种工况条件下隧道典型断面洞壁的位移变化情况,对隧道的涌水量进行了分析和预测.研究和分析结果可为岩溶地区隧道的围岩稳定性分析和涌水量预测提供参考和帮助.     

岩石隧道渗流模型试验相似材料的研制及应用

为提高岩石隧道渗流场分析的合理性,通过大量以控制渗透系数为核心的配比试验,提出适用于岩石隧道渗流模型试验的围岩、注浆圈及初衬等新型相似材料及其原料配比.试验以黏土、细砂和玻璃纤维为原料配制围岩相似材料,以水泥和炭渣配制注浆圈相似材料,由多层编织土工布模拟初衬相似材料.结果表明:随细砂含量加大,围岩相似材料渗透系数呈非线性增长,稳定性逐渐降低,改变玻璃纤维的含量对其渗透系数影响不明显;注浆圈相似材料渗透系数值随炭渣含量增加近于线性增长,2.5 m水头下的试验值较1.35 m水头时更大;随着编织土工布叠加层数增加,初衬相似材料平均渗透系数呈快速减小并逐渐收敛的趋势,且单次渗透系数测试结果也趋于稳定;相同隧道排水量时,二衬外拱底处水压力远大于拱顶,逐步减小隧道排水量后,拱顶水压力值上升幅度大于拱底,调水阀接近闭合时,拱顶和拱底位置的水压力接近初始水压力.研制的相似材料工作性能稳定,并成功应用于工程渗流试验中.     

隧道浅埋偏压段超前预测与围岩稳定控制研究

为研究浅埋偏压段的围岩稳定性,以烟海高速解家河隧道为例,采用地质雷达进行了地质超前预测,并针对探测结果,进一步优化施工方案,确定了超前注浆、超前小导管的施工方法。最后采用现场监控量测的方法对浅埋偏压段进行监测,结果表明,监测数据稳定,所采用的施工方案可行;浅埋偏压段洞室稳定,确保了隧道施工的顺利进行,对类似工程具有一定的借鉴意义     

东深供水工程凤岗隧洞施工期围岩稳定与支护措施研究

采用三维非线性有限元法,对东深供水改造工程凤岗隧洞施工期围岩的应力和变形进行了仿真分析,研究了围岩的应力变形的分布与变化规律和围岩的稳定性,探讨了支护措施的合理性,介绍了施工期围岩的收敛变形观测成果.综合对比分析观测与计算成果,证实了V类岩区和有断层破碎带的岩区采取钢管拱架与喷混凝土+锚杆联合强支护的经济合理性,为实际工程施工提供了重要参考.     

溶洞对隧道(洞)稳定性影响的数值试验及现场监测分析

依托武都水库的导流隧洞工程建设,就既有岩溶溶洞对隧道(洞)稳定性的影响进行了跟踪现场施工的动态监测及数值模拟分析,就不同位置及尺寸的既有溶洞对隧道(洞)围岩受力、变形以及支护结构的受力特性的变化进行了深入研究.既有溶洞影响的数值模拟和现场监测分析表明:受顶部既有岩溶溶洞的影响,隧道(洞)围岩的变形特性明显不同于无溶洞时的变形特性,其围岩超前掌子面的先期变形量增加,即围岩位移具有明显的超前释放性.就变形量而言,当既有溶洞的尺寸大于隧洞最大跨度时,既有顶部溶洞将引起隧道(洞)顶拱沉降位移的减小,而当既有溶洞尺寸大于隧道(洞)的最大尺寸时,隧道(洞)顶拱位移反而增加.同时,既有顶部溶洞将引起隧道(洞)水平收敛位移的增加,且位移的增加量随着既有溶洞尺寸的增加而随之增加.隧道(洞)边墙附近的既有侧边溶洞的出现将引起隧道(洞)水平收敛位移的增加,且位移的增加量随着既有溶洞尺寸的增加而增加.就支护结构受力特性而言,隧道(洞)边墙附近的既有溶洞的存在造成隧道(洞)近溶洞一侧喷层轴力的减小,而远离溶洞一侧喷层轴力的增加.     

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...     

增湿条件下膨胀土隧道围岩的稳定性

增湿条件下,膨胀土的强度会降低并产生膨胀力,在两者的共同作用下,膨胀土隧道围岩稳定性会严重降低,有必要研究增湿条件下膨胀土隧道围岩的变形和衬砌受力.采用室内试验和数值模拟的方法对膨胀土隧道围岩稳定性进行研究,对不同含水率的重塑膨胀土进行剪切试验,得出摩擦角、黏聚力与含水率的拟合关系式,运用ABAQUS有限元软件对膨胀土...