隧道开挖及爆破对地表高压铁塔影响的FLAC3D分析

以长湘高速公路李家冲隧道工程为背景,针对地表高压铁塔塔基受到隧道开挖及爆破影响的情况,运用FLAC^3D对铁塔4个塔基的沉降及质点振动速度进行了数值分析。并与现场实测数据进行对比分析,结果表明:(1)隧道开挖后铁塔塔基发生沉降,最大沉降量发生在测点3即1号塔基处,为3.55 mm。(2)施加爆破动载荷后,最大沉降量增量出现在1号塔基为2.23 mm ,其他塔基沉降量也有不同程度的增大。(3)塔基的质点振动速度幅值为4.2 cm/s,在允许的安全振速范围之内。质点振动速度与隧道开挖中线距离有关,距隧道开挖中线距离越近质点振速越大,反之则越小。分析结果与实际观测结果相吻合,并给出了避免爆破震动诱发地表铁塔塔基失稳塌陷的几条建议。     

静载和动载下不同龄期混凝土力学特性的试验研究

利用杆径为75mm的SHPB试验装置对5种不同龄期下的混凝土分别进行了冲击压缩试验,系统了解了冲击载荷对不同龄期支护混凝土力学特性的影响。为了进行对比,利用INSTRON系统也进行了相应龄期下的静载压缩试验。试验研究表明:静载下混凝土强度、割线弹性模量随龄期增长而增长,其中强度增长主要集中在龄期7d以前,割线弹性模量增长则集中在龄期14d以后,而峰值应变随龄期增长整体上呈减小的趋势;动载下混凝土强度、峰值应变以及单位体积吸收能随着龄期增长而增长,在各个龄期都表现出对应变率具有一定的敏感性,其中不同龄期混凝土的动态强度随应变率增加呈现指数函数增长趋势。不同龄期的混凝土在动载下以拉伸破坏为主,静载下基本呈现剪切破坏形式。     

基于动静组合加载力学试验的深部开采岩石力学研究进展与展望

深部围岩开采前处于高静应力状态,开采(开挖)过程中不可避免承受机械或爆破开挖带来的开采扰动、卸载扰动以及应力调整扰动作用,属于典型的动静组合受力状态。用动静组合加载力学研究深部开采岩石力学问题更加符合深部围岩开采的实际情况。从深部围岩开采受力全过程出发,介绍了"岩石动静组合力学"概念和试验研究的提出过程,阐述了岩石动静组合力学试验研究从一维状态到二维状态再到三维状态的发展历程,并重点介绍了真三轴动静组合加载岩石力学试验系统的研制情况和取得的研究进展。根据对深部开采岩石力学科学认识的不断深入,结合动静组合加载岩石力学试验相关研究结果,揭示了深部岩石在各种动静组合受力状态下的力学响应、破坏特征以及能量规律,科学再现并解释了岩爆、板裂及冲击地压等非常规岩石破坏现象和机理。在此基础上,系统总结了真三轴动静组合加载岩石力学试验机的共同特点,并提出了未来研究的4个重点发展方向:(1)发展能实现"三维高静应力+卸载+冲击扰动"功能的真三轴SHPB动静组合加载试验机;(2)发展大尺寸岩石内部卸荷真三轴试验机;(3)基于三维动静组合加载岩石力学试验聚焦深部围岩发生岩爆灾害的能量机理;(4)开展深部原位保真取芯的三维动静组合加载岩石力学试验。     

矿区采空塌陷危险性预测的Bayes判别分析法

提出了矿区采空塌陷危险性预测的Bayes判别分析方法.首先分析了目前因采空区塌陷导致灾害事故发生的危害程度,随后介绍了Bayes判别分析方法的原理、判别准则和检验方法,在此基础上考虑采空区塌陷问题的具体特点和影响因素,选取北京西山某矿区的典型塌陷情况作为案例,对Bayes方法的运用进行了具体说明.分别选取了覆盖层类型、覆盖层厚度、地质构造复杂程度、矿层倾角、采空区体积率、采空区距地表的垂深和采空区空间叠置层数作为判别指标,以历史上17个典型塌陷资料作为学习样本进行训练,建立采空塌陷危险性预测的Bayes判别分析模型,并利用回代估计法对该模型进行检验.研究结果显示,训练后的模型判别结果完全符合实际情况.将该模型运用于7个预测样本的判别中,判别结果也和实际情况一致,说明Bayes判别分析模型具有良好的判别能力.     

金属矿地下采空区探测、处理与安全评判

我国大多数金属矿山都不同程度的存在地下采空区,且隐患较多,严重危及矿山安全生产．采空区探测方法目前主要有：高密度电阻率法、地震映像法、探地雷达法以厦激光3D法等,采空区处理可以采用尾砂肢结充填法和地表强制崩落法,利用微震监测系统可对采空区的异常行为进行实时监测．根据岩石力学理论和三维数值模拟计算,结合我国一些金属矿工程实例研究,提出了地下采空区顶板稳定性的综合安全评判方法．为了确保有复杂地下采空区的金属矿山的安全开采,建议建立对采空区从探测,监控,处理到数字化安全评判的一体化管理体系．     

膨胀土胀缩等级分类中的距离判别分析法

膨胀土胀缩等级的分类是治理膨胀土工作中的首要问题。本文将距离判别分析方法应用于膨胀土胀缩等级的分类问题中,建立了膨胀土胀缩等级分类的距离判别分析模型,选用黏粒含量、粉粒含量、液限、塑限和塑性指数5项指标作为距离判别分析模型的判别因子,以膨胀土实测数据作为学习样本进行训练,建立相应线性判别函数对待判样本进行分类。研究结果表明:距离判别分析模型分类性能良好,预测精度高,交叉确认估计的误判率很低,是膨胀土胀缩等级分类的一种有效方法,可以在实际工程中进行推广。     

基于正态信息扩散原理的Mohr-Coulomb强度准则参数概率模型推断方法

为构建Mohr-Coulomb强度准则可靠度判别表达式,需要研究岩石抗剪强度参数的概率分布规律,为此提出小样本容量下基于正态信息扩散原理的抗剪强度参数概率模型推断方法。考虑到一般情况下岩石抗剪强度参数样本量较小,以岩石单轴和三轴压缩试验数据为基本信息,根据排列组合理论构建小样本容量下的抗剪强度参数信息库,并利用稳健回归估计方法得到黏聚力c,内摩擦角?和摩擦因数f的样本数据。最后,基于正态信息扩散原理,推断获得3个强度参数的概率分布函数。为和传统拟合检验法所得到的结果进行比较,采用精度较高的K-S检验法进行检验。研究结果表明,基于正态信息扩散原理得到的抗剪强度参数的概率分布更加接近参数的实际分布规律,不论是在检验值还是累积概率值方面,所得结果都优于传统拟合检验法。     

红砂岩张拉破坏过程中的线性储能和耗能规律

为了考察岩石张拉破坏过程中的能耗特性,利用MTS322和MTS Landmark岩石材料试验系统,通过设置不同的卸载水平,对红砂岩分别进行一系列的一次加卸载试验,试验类型包括巴西劈裂试验、点荷载试验和中心直裂纹半圆盘断裂试验。利用图形面积积分法,分别计算不同卸载水平下岩样内部的总输入能、弹性能和耗散能,并对三者随卸载水平增加的规律及其相互之间的关系进行分析。研究结果发现:(1)3种试验条件下,试样在各卸载水平处的总输入能、弹性能和耗散能均随着卸载水平的增高呈非线性增长趋势,满足二次函数关系。(2)各卸载点处的弹性能、耗散能与总输入能之间分别存在线性函数关系,这一函数关系和卸载水平无关。发现了岩石张拉破坏过程中存在的线性储能和耗能规律。岩样达到峰值点处的内部弹性能和耗散能,可以依据该线性函数计算得到。根据得到的线性储能和耗能规律,给出储能系数和耗能系数的定义(分别为试样加载过程中弹性能、耗散能和总输入能的比值)。上述结果为从能量角度对岩石的破坏行为进行研究提供了新思考。     

SHPB压缩试验中红砂岩的力学与能量耗散特性研究

为了定量描述岩石在动态压缩过程中的耗能能力,采用SHPB装置对圆柱形红砂岩试样进行了单轴动态压缩试验,并采用高速摄像仪记录了试样的破坏过程。试验结果表明:随着入射能的增加,承受冲击加载后的试样呈现出完整、破裂和破碎3种不同状态,试样峰值应力呈现明显的应变率效应。在能耗特性方面,以临界入射能为间隔点,试样耗散能呈现出2个阶段的线性增长规律。当施加的入射能小于临界入射能时,试样在冲击后保持完整状态;当施加的入射能大于临界入射能时,试样在冲击后发生破碎,试样碎片飞出。基于线性耗能规律,分别定义了2个阶段的动态压缩耗能系数。当试样呈现完整阶段时,理想的动态压缩耗能系数为定值。在试样承受冲击后发生破碎阶段,动态压缩耗能系数随着入射能的增加而增加。     

基于AHP先验分布融合法的岩土参数概率分布推断

在存在多个大样本先验分布和现场有限个小样本的条件下,提出了推断岩土参数概率分布的AHP先验分布融合法,探讨如何综合利用已有的经验资料并结合工程现场的试验数据来确定岩土参数的概率分布。借鉴AHP多目标决策方法的思想,并考虑各先验分布的影响因素,构造关于可信度的层次结构模型来确定各先验分布的权重并进行整体融合,进而求得融合验后分布的参数估计。研究结果表明:该方法可以增强统计决策中的稳健性,实现统计意义上概率分布类型的优化。