考虑开挖卸荷劈裂效应的脆性裂隙围岩位移预测新方法

 针对中国西南地区大型地下水电站厂房高边墙洞室脆性围岩开挖卸荷过程中出现的劈裂破坏这一特殊的工程地质现象,采用直线型滑移裂纹组劈裂简化模型,运用断裂力学、能量分析和裂纹扩展等分析方法,考虑围岩中原生裂隙的存在和在应力条件改变时,原生裂隙产生次生裂纹,继而形成近似平行洞室边墙的陡倾角劈裂裂缝的作用,获得洞室周边围岩的劈裂破坏判据和反映劈裂张开性变形的围岩位移预测新方法。并将新方法应用到锦屏一级水电站地下洞室群实际工程中进行验证,其劈裂破损区和位移预测值均与工程现场监测结果具有较好的一致性。此预测方法将为类似工程优化设计和优化开挖等提供科学依据。     

基于莫尔–库仑准则的岩石峰后应变软化力学行为研究

 岩石类材料的应力–应变曲线关系分为峰值前区和峰值后区2个部分。在岩石应力–应变曲线峰前部分,一般将岩石视为弹性体,在此阶段采用线弹性本构关系;而在峰后部分,由于不能确定岩石的破坏形态和应力的跌落方式,其力学行为难以用经典理论来描述,因此确定岩石峰后模量的变化是研究岩石峰后力学行为的关键。基于莫尔–库仑强度准则,以内摩擦角?作为中间变量,通过理论推导,将峰后弹性模量 表征为应变 的函数,建立峰后岩体力学非线性应力–应变关系。通过数值算例得到大理岩在不同围压下的全应力–应变曲线,其数值计算结果与试验结果吻合较好,表明所提出的非线性本构模型是正确合理的,同时也表明该模型可以较好的描述不同围压下大理岩的峰后力学行为。     

基于离散裂隙网络法的地下石油洞库洞室间水封性评价

为研究地下水封石油洞库洞室间水封性,依托黄岛地下水封石油洞库工程,采用离散裂隙网络法进行了7个不同工况的分析,分别获得了在不同水幕压力、洞室间液面差、洞室间距和裂隙倾角条件下的地下水头分布和流体渗流情况。研究结果表明:水幕压力增大、洞室间液面差减小与洞室间距增大均会改善洞库水封性;裂隙网络中裂隙倾角的变化会影响围岩的渗透张量,从而改变裂隙网络中地下水的渗流路径,继而影响地下水封石油洞库洞室间水封性;仅靠增加水幕系统压力并不能保证洞室间水封性,地下水封石油洞库相邻洞室水封设计应综合考虑储油情况、洞室间距、裂隙倾角等因素。     

硅灰粉煤灰对喷射混凝土性能影响

为了解决现场喷射混凝土普遍存在强度低、喷层易开裂、回弹量大、粉尘浓度高等问题,在喷射混凝土中加入不同掺量的硅灰、粉煤灰替代水泥,并通过室内试验和现场试验研究硅灰、粉煤灰对添加铝酸盐液态速凝剂喷射混凝土性能的影响。结果表明:铝酸盐液态速凝剂掺量为3%时,凝结效果最好;单掺8%的硅灰能有效促进铝酸盐液态速凝剂的凝结效果,提高混凝土强度,增加粘聚性;单掺粉煤灰可以降低速凝剂的促凝效果、降低混凝土强度、提高和易性。硅灰、粉煤灰和铝酸盐液态速凝剂混掺,对混凝土1 d抗压强度影响由主到次为粉煤灰掺量>速凝剂掺量>硅灰掺量,28 d抗压强度影响由主到次为速凝剂掺量>硅灰掺量>粉煤灰掺量,从而得出三者最佳组合。并结合新型喷射工艺进行现场试验,得出最佳组合能有效减少水泥用量、提高喷射混凝土强度、减少开裂、降低回弹和粉尘的结论。     

成层土中单桩受力性状简化算法

提出一种成层土中单桩非线性受力性状的简化分析方法。单桩受力性状分析时采用侧阻软化模型模拟桩侧阻力和桩身位移间的关系,桩端位移–荷载关系采用双曲线模型。在上述2种模型的基础上,利用迭代算法得到单桩沉降。利用该算法得到的结果与现场实测数据对比分析表明其在单桩受力性状计算方面是合理可行的。算例分析表明,同一荷载水平下,单桩桩顶沉降随侧阻破坏比的增大而减小,随端阻破坏比的增加而增大。采用提出侧阻软化模型分析单桩受力性状时,侧阻完全发挥时对应的桩土相对位移对单桩受力性状的影响较小。     

隧道激发极化法超前探测快速反演研究

突（涌）水地质灾害是制约隧道等地下工程建设的瓶颈问题之一,掌子面前方存在多个含水构造的情况普遍存在,对隧道前方多个含水构造的超前探测是亟待解决的难题,基于激发极化法中极化率参数对水体响应敏感的特点,将其引入到隧道前方含水体超前探测研究工作中,从正演理论、反演解释、物理模拟和现场应用等方面入手对激发极化超前预报技术进行了较为深入的研究。首先,推导了隧道掌子面前方多个含水构造激发极化法超前探测的理论解公式,采用等效电阻率法计算视极化率观测数据,为激发极化法超前探测快速反演奠定了基础。其次,基于隧道前方多个含水构造的理论解,提出了利用两个阻尼系数控制步长和搜索方向的思路,解决了传统马奎特方法仅依靠一个阻尼系数很难有效同时控制两个变化因素的矛盾;提出了一种改进的马奎特快速反演方法,同时对视电阻率和激发极化数据进行反演,使之对初始模型参数依赖较小,收敛速度较快,精度较高,并对隧道前方存在多个含水构造模型进行了较为成功的反演。最后,物理模型试验和现场实际应用表明,激发极化法超前探测快速反演方法是行之有效的, 为解决隧道多个含水构造超前探测这一难题提供了可行的途径。     

靶式光纤Bragg光栅流速传感器的研制

设计了一种基于等强度悬臂梁的靶式光纤Bragg光栅（FBG）流速传感器,传感器利用杠杆结构将置于流体中迎流靶片所受的与流速成对应关系的冲击力转化成FBG波长的漂移,利用对称粘贴于悬臂梁上下表面的双FBG结构有效解决了温度与应变的交叉敏感问题。建立了流速与FBG波长变化幅度的关系,并采用流体分析软件FLUENT对放置靶片...     

立井工作面高压大水注浆堵水施工实践

龙固煤矿主井井筒在通过涌水量和水压均较大的三灰含水层施工时,为确保井壁和注浆安全,先对井壁和止浆垫外围进行注浆封堵,初步形成可靠的帷幕后,再进行工作面注浆.注浆施工中,遵循"分次注浆,逐步降水"的原则,取得了较好的效果.简要介绍了注浆设计及施工情况.     

钢管混凝土构件受力性能数值研究

分别以钢管混凝土三维有限元法和纤维单元法的应力-应变关系推导出了适于梁单元的应力-应变关系。以这两种方法得到钢管混凝土应力-应变关系,应用于梁单元法进行数值计算,分别对工程中最常出现的钢管混凝土轴压构件及偏压构件进行了计算,并将计算结果与已有的试验结果进行了比较。结果表明:以纤维单元法得到梁单元应力-应变关系在进行钢管混凝土构件数值分析时能取得理想的结果;以三维有限元法得到梁单元应力-应变关系,应用于方截面钢管混凝土构件时计算结果理想,而应用于圆截面钢管混凝土构件时与实验结果相比偏差较大。     

小湾水电站坝前堆积体三维有限元加固分析

小湾水电站坝前堆积体规模较大且坝肩开挖时下侧局部被挖除,水库蓄水后堆积体下部将浸于水体中,水库不位弛也将影响其稳定性,故需对其进行稳定性分析和加固方案的分析。作者在先前使用平面离散元法（ＵＤＥＣ）及有凶法对该堆积体在自然状态下的稳定性初步进行二维数值计算与分析的基础上,对堆积体又进行了预应力锚索加固 三维有限元分析,取得了相应的研究成果。