受酸腐蚀砂岩的统计本构模型

基于钙质胶结砂岩受酸腐蚀机理主要为碳酸钙溶解导致孔隙扩大并且其分布具有随机性的事实，提出用Weibull分布函数反映岩石非均匀性的方法，建立受腐蚀岩石的非线性弹性本构方程。采用无扰动CT数计算了岩石的损伤变量，所得结果可用于估算均匀性系数，为酸雨地区岩石力学性质研究提供可借鉴的思路。     

渗透-应力耦合作用下灰岩压缩破坏及声发射特性分析

富水隧道围岩体挖掘过程中,复杂的渗透-应力耦合作用经常导致岩体内部结构演化具有不稳定性,进而诱发围岩体的劣化与失稳,这对地下渗流岩体稳定性的研究提出了更高的要求。为研究贵阳下麦西隧道进口区灰岩的宏观力学和声发射特性,利用自主研发的渗透-应力耦合试验装置进行了不同渗透水压下的单轴压缩破坏、声发射和压汞试验,分析了灰岩的应力-应变、峰值强度、特征应力、破裂和声发射特性以及劣化机制等。研究结果表明:随渗透水压力增大,灰岩压密阶段延长而弹性阶段相对缩短,峰值应力为指数衰减;闭合应力和损伤应力均随渗透水压力增加呈线性减小,而随峰值应力增大而增加,表明溶蚀作用增加了灰岩损伤敏感程度;渗透水压力对灰岩破裂形式未造成较大影响,以劈裂破坏为主,且碎块均匀度与渗透水压力、峰值应力均为指数关系;不同渗透水压力下,灰岩声发射振铃计数大致经历了"平静-发展-突增-跌落"过程,水岩作用弱化了灰岩结构稳定性,导致应变能提前释放;渗透水对灰岩具有溶蚀和引裂作用,随渗透水压力增加,单位质量孔隙体积呈指数增加,起裂应力呈线性衰减。研究结果可为地下富水岩体的开挖的稳定性及减防灾分析提供理论基础。     

受酸腐蚀砂岩力学性质及孔隙结构变化研究

为研究酸性环境下砂岩的力学性质以及孔隙结构的变化,对酸液腐蚀后的砂岩进行了单轴压缩试验和孔隙率的计算,探讨了腐蚀时间和酸液浓度对砂岩力学参数和孔隙率的影响。结果表明:酸性溶液对砂岩腐蚀情况显著,浸泡后,砂岩孔隙率增大,电镜扫描图孔隙面积明显增加,且溶液浓度越大,腐蚀时间越长,孔隙体积越大;受酸腐蚀砂岩单轴抗压强度和弹性模量降低显著,试验结束后,pH=1硫酸溶液和pH=3硫酸溶液砂岩单轴抗压强度分别降低31.59%和26.99%,弹性模量分别降低64.46%和62.26%;基于次生孔隙率,构建化学损伤变量,并建立了化学损伤变量同力学参数的关系式;砂岩力学参数的降低与次生孔隙率的变化具有较好的一致性。     

不同加固方案下富水黄土隧道地层变形规律分析

以西安地铁5号线暗挖隧道为工程背景,采用降水加固与注浆加固2种地层加固措施,建立渗流-应力耦合数值计算模型,对富水黄土隧道地表沉降、洞周土体变形及力学效应进行了研究,并结合现场监测资料进行了验证。结果表明:降水加固隧道施工最大地表沉降是注浆加固的13.7倍,2种加固方案洞周土体变形规律一致,开挖10 d内变形值均达到稳定值的70%~80%左右;注浆加固下洞周土体均为压应力,降水加固开挖过程中在中隔壁及中隔板处土层出现拉应力;注浆加固下衬砌各部位受力均大于降水加固;降水加固塑性区极值是注浆加固的11.3倍,主要分布在两侧拱肩、拱腰及拱脚处;2种加固方案下地表沉降以及洞周土体变形的模拟值与监测值相近且变化规律基本一致。     

隧道台阶法施工的数值模拟与分析

在隧道施工过程中,评价围岩稳定性是一项重要工作.结合广东某隧道工程状况,利用有限元软件模拟了隧道的动态开挖过程,分析了开挖过程中围岩应力和应变的变化规律,并对施工过程中位移量较大及应力集中现象比较明显的部位进行了划分,确定了施工现场重点监测和支护区域,确保施工过程中围岩的稳定性和安全性.     

隧道与地下工程围岩变形的灰色优化与预测

主要介绍了灰色线性回归组合模型的灰色优化和预测,并将其应用到隧道与地下工程的监控量测中。结合工程实例,通过与GM(2,1)模型、Verhust模型和新陈代谢模型的模拟预测进行对比,得出了在模拟预测围岩的变形特征时灰色线性回归组合模型的新陈代谢模型更具有普遍的适用性和准确的模拟预测精度。     

隧道与地下工程围岩变形的灰色优化与预测

主要介绍了灰色线性回归组合模型的灰色优化和预测,并将其应用到隧道与地下工程的监控量测中。结合工程实例,通过与GM(2,1)模型、Verhust模型和新陈代谢模型的模拟预测进行对比,得出了在模拟预测围岩的变形特征时灰色线性回归组合模型的新陈代谢模型更具有普遍的适用性和准确的模拟预测精度。     

偏压软弱围岩隧道不同施工方案的数值模拟及比较分析

随着山岭隧道的大量修建,偏压软弱围岩隧道的施工变形控制及其稳定性问题已成为工程关注的重点。以在建刘家庄隧道工程为背景,借助于ABAQUS有限元软件,采用全断面法,上、下台阶法和中隔壁法对隧道穿越煤层地段的施工过程进行三维数值模拟,得到了不同施工过程中围岩和支护结构的应力、应变规律,通过对不同施工方法的优化分析、现场监控量测数据和数值模拟结果的对比分析发现,采用超前支护上、下台阶法施工方案较其他两种方案更为经济合理;最后,提出相应的变形控制措施和建议,对类似工程具有重要的参考和借鉴意义。     

酸性环境下砂岩腐蚀的渗流特性

为拓展酸性介质与砂岩之间的细观特性研究,基于数字岩心模型和格子Boltzmann方程,开展砂岩受酸腐蚀过程的加速模拟试验,分析不同酸性环境下受酸腐蚀砂岩的渗流特性。通过CT扫描设备探究受酸腐蚀砂岩内部矿物组成的结构变化;利用Image J和Avizo可视化图像处理软件建立了受酸腐蚀砂岩的数字岩心,结合格子Boltzmann方程构建出砂岩受酸腐蚀过程中的渗流模型,分析砂岩受酸腐蚀过程中内部孔隙结构和渗流特性的变化规律。研究结果表明：CT扫描试验可展示砂岩内部的矿物组成及孔隙分布,反映酸性溶液对砂岩的腐蚀程度;渗透深度随孔隙率的增大而增大,变化速率先快后慢,最后趋于稳定,说明基于Boltzmann方程构建的渗流模型对模拟砂岩受酸腐蚀过程具有较好的适用性。     

基于灰色控制方程的围岩稳定性分析

目的 用灰色理论的控制方程解决实际工程中国岩稳定性的预测问题.方法 对于复杂地质条件和不同施工方法作用的围岩变形现场量测数据,提出了采用灰色系统理论分析判断围岩稳定性的控制方程.结果 通过灰色线性回归组合模型的分析,建立了描述围岩变形的位移、速率以及加速率的灰色控制方程,并以沪昆铁路客运专线贵州段刘家庄隧道监控量测数据为实例,运用灰色控制方程判断围岩的稳定性并进行稳定性预报.结论 在围岩稳定性预测中,灰色控制方程具有较好的适用性,可以较准确的预测围岩变形,确保工程安全.