考虑围岩性质劣化的深埋软弱隧道破坏机理数值模拟研究

介绍劣化损伤本构模型在FLAC3D中的二次开发流程以及本构模型中软弱围岩力学参数的选取原则。然后利用FLAC3D劣化损伤本构模型对高速铁路客运专线双线深埋隧道(Ⅳ、Ⅴ级别围岩)损伤破坏机理进行数值模拟研究,分析围岩应力场特征从而确定压力拱边界,在此基础上说明深埋隧道围岩受力分区特点;接着对埋深、侧压力系数、围岩级别对受力分区的影响进行数值模拟研究。研究结果表明:FLAC3D劣化损伤模型可以描述深埋隧道开挖损伤区域的损伤程度,揭示深埋隧道破坏机理即深埋洞室围岩稳定性丧失的区域集中在沿最小主应力方向的"楔形"区内;深埋隧道开挖后受力分区:由隧道洞壁往外依次为劣化损伤严重区-压力拱拱体-原岩应力区;埋深、侧压力系数、围岩级别对隧道围岩受力分区范围有很大的影响。     

濮卫洼陷构造-岩性油气藏勘探思路与实践

濮卫洼陷既是油气富集的负向构造,也是生烃洼陷,发育多种类型油气藏。为打开盐间、盐下深层系的勘探局面,重点分析了构造-岩性油气藏形成的特殊地质条件,以砂体展布规律研究为切入点,精细刻画目标层系沉积微相及局部断裂结构,建立砂体与古地形的对应模式,分析砂体疏导途径,优选储集相带与构造有利匹配区域钻探,效果明显。通过濮卫洼陷构造-岩性油气藏的不断研究与实践,形成的勘探思路、方法对下洼油气探索具有指导作用。     

基于土性参数的土水特征曲线的预测方法

为了降低土水特征曲线测量成本,利用基本土性参数预测粒状土和黏塑性土的土水特征曲线.分析了土性参数与土水特征曲线之间的关系,说明了采用基本土性参数来预测土水特征曲线的合理性.给出了土水特征曲线的预测方法,分别对粒状土和黏塑性土取不同土性参数的情况进行了回归拟合,给出了相应的二元、三元及四元回归方程.并将回归计算的结果与实验拟合的土水特征曲线进行了对比,结果表明,本文方法可以很好地预测土水特征曲线的基本走势.     

含空洞地层初始破坏的复变函数解析研究

为分析城市浅部地层中椭圆形空洞的稳定性,采用复变函数理论求得了自重应力及竖向均布荷载作用下含隐伏椭圆形空洞地层应力场的精确解答。以莫尔-库仑剪切屈服准则及土体抗拉强度等于零为判别依据,求得洞周初始塑性区范围,分析了空洞形状及外部荷载对塑性区位态的影响。结果表明：①在自重应力场下,地层中近圆形或瘦长状椭圆空洞自身稳定性相对扁平状空洞较好;扁平状空洞以受拉破坏为主。②外部荷载作用下地层空洞破坏模式为拉-剪综合破坏,随着外部荷载的增大,剪切塑性区与受拉区贯通,并向地层深部转移,加速地层空洞的失稳破坏。③在大量分析计算的基础上给出了空洞地层的5种分区模式。空洞地层灾变事故控制的核心是空洞结构自身的稳定性,空洞地层初始破坏的分析是确定其破坏模式以及破坏区域的关键。研究结果对城市空洞地层灾变事故的预测、评估及其处理具有重要意义。     

铁路运营隧道衬砌背后接触状态及其分析

 铁路隧道衬砌背后接触状态可分为衬砌背后接触密实、衬砌背后接触松散和衬砌背后空洞3种情况,其中,衬砌背后接触松散和衬砌背后空洞统称为衬砌背后接触不良,是常见的隧道质量缺陷。研究表明：衬砌背后接触不良是诱发隧道病害的重要原因,直接影响到隧道结构的安全性。通过对100余座铁路运营隧道衬砌无损检测及统计分析,取得以下结论：(1) 同等条件下,单层衬砌比复合式衬砌更易出现衬砌背后接触不良状况,且单层衬砌背后接触不良程度高于复合式衬砌;(2) 衬砌背后接触不良段所占比例及严重程度与围岩级别有密切关系,在隧道围岩稳定性较差的区段更为严重;(3) 衬砌背后接触不良状况随断面位置而变化,以拱顶处最大,拱脚减小;(4) 衬砌背后空洞的存在受到隧道设计理念、工程质量控制和运营养护水平等因素的影响,而衬砌背后及时的回填注浆则是控制的关键。取得的隧道衬砌背后接触状态及其分布规律可为结构缺陷的病害演化及致灾机制的研究提供参考与借鉴。     

基于细观统计的各向异性砂土摩擦特性与破坏机制研究

应用细观统计的方法,从细观颗粒层面对砂土各向异性产生的机制进行研究,分析沉积倾角对砂土宏观摩擦特性与抗剪强度的影响,在此基础上对影响各向异性砂土摩擦特性和峰值强度的2个细观因素——抗剪承载系数和颗粒整体稳定性进行研究,并借助于"塑性铰–楔块"模型对这2个因素的具体作用机制进行分析,得到基于细观统计方法的各向异性砂土峰值内摩擦角的计算方法。最后利用改进的直剪实验对结果进行验证,研究结果表明:(1)土体内部颗粒定向排列是引起各向异性的主要因素,原生各向异性与次生各向异性产生的细观机制基本相同;(2)沉积倾角对剪切面上颗粒方向角的分布规律具有较大影响,并对土体宏观力学特性产生影响;(3)砂土承载力主要受颗粒方向角分布规律、颗粒整体稳定性和颗粒表面摩擦特性3个因素的影响,三者作用结果的叠加为最终土体强度,可进行量化计算。     

砂岩油藏油-气-水不混溶包裹体特征及成因

对多个砂岩油藏中流体包裹体进行研究后发现,石英颗粒中普遍发育一类油-气-水不混溶包裹体。这类包裹体非均一捕获了油-水两相,表现出油-气-水三相共存、均一温度异常高、同一组合内包裹体气/液比和均一温度分布离散且无规律、气泡紧靠包裹体内壁、降温后不共结等特征。因镜下特征与盐水包裹体相近,其异常高的均一温度易对测试结果造成严重影响,仔细观察包裹体的荧光特征和降温后的共结现象能够准确地进行识别。包裹体内油相组分以沥青质为主且吸附在包裹体内壁上,反映这类包裹体的普遍发育与矿物颗粒对原油沥青质中极性组分的选择性吸附作用有密切关系。     

基于超前加固的深埋隧道围岩力学特性研究

为了提高隧道施工过程中开挖面及围岩的稳定性,超前加固措施得到了广泛应用,而如何正确评价围岩加固后的力学特性对隧道围岩稳定性判别和支护结构设计是极其重要的。为研究超前加固条件下隧道围岩的力学行为,将深埋圆形隧道简化为静水压力作用下的平面应变模型,引入等效加固区来体现超前加固的效果,提出了考虑超前加固的隧道围岩力学分析模型。基于广义Hoek-Brown屈服准则和非关联流动法则,在对塑性区可能的分布情况进行分析的基础上,对全断面加固方式下围岩位移、应力和塑性区半径进行了理论推导,通过与实测值和数值计算结果进行对比,验证了该文方法的正确性和合理性,并通过与传统方法进行比较,进一步探讨了该文公式在支护设计中的工程意义。研究表明,该文计算结果与实测值和数值计算结果基本吻合,且在指导支护设计时比传统方法更具优越性。该文研究成果更好地反映了超前加固措施对于围岩的作用效果,为超前加固的定量化设计提供理论依据,研究成果可为全断面加固方式下隧道工程的支护设计及安全性评价提供参考。     

高速铁路隧道围岩参数空间变异性的力学响应分析

 针对大断面高速铁路隧道围岩的参数变异性及空间相关性等问题,在随机场理论的基本框架下,将非侵入式随机分析、地层结构模型、有限差分法和蒙特卡洛模拟有机结合,提出考虑围岩参数空间变异性的非侵入式随机有限差分分析模型。运用该模型对隧道开挖后围岩的力学响应进行分析,得到围岩参数空间变异性的2个基本要素：参数变异性和空间相关性,其特征参数的取值变化会直接影响到围岩变形特性、塑性区发展模式以及地表沉降形态。同时与确定性模型的计算结果进行比较,提炼出隧道开挖后围岩参数空间变异性的4种典型工程效应：(1) 围岩结构性低强度荷载占优效应;(2) 围岩结构空间相关各向异性效应;(3) 功能函数敏感性差异及非线性效应;(4) 功能函数转变分布类型效应。研究成果为拓展基于空间变异性的高速铁路隧道工程稳健性设计奠定了一定的基础。