不同围压条件下TBM刀具破岩模式的数值研究

为了研究不同围压条件下TBM刀具在掘进施工过程中的破岩机理,基于2-D离散单元法,利用UDEC仿真软件建立了双把TBM刀具侵入岩石的仿真模型。在此基础上设计了一组数值试验,成功地模拟出了不同围压条件以及不同刀间距下岩石裂纹生成,扩展和岩石破碎的全过程。仿真结果表明：TBM刀具作用下岩石存在四种基本的破碎模式,它们的出现与围压以及刀间距有关;破碎模式对刀具的破岩效率,岩石破碎块度均有影响;随着围压的增加,最优刀间距增大,但围压超过一定值后,最优刀间距反而减小。     

The plastic zones and displacements around underground openings in rock masses containing a fault

Faults are the commonly encountered large geological discontinuities in hard rock masses, most severe underground structure instability is found to be closely associated with the faults presence nearby. The parametric study carried out in this paper using numerical method (UDEC) has identified some fault parameters to be really critical for the underground structure stability. These fault parameters are fault dips, fault shear strength and fault locations relative to the underground structure. This numerical investigation revealed that faults affect the stability of underground structure by the tendency of increasing the plastic zones, displacements and causing both asymmetrically distributed in the rock masses adjacent to the excavation. The relationship of the induced plastic zones, maximum displacements varying with these fault parameters was established. The distribution of plastic zone and displacement was graphically presented and the mechanisms such effects were discussed. These results offer a guideline in support design.     

基于UDEC岩体抗压强度尺寸效应的数值研究

利用分形理论,结合Monte Carlo方法生成用于数值实验的节理岩体网络图,选取用于数值实验的节理岩体试件,通过离散元软件UDEC模拟不同围压、不同尺寸数值实验试件的抗压强度,对2组正交节理岩体抗压强度随围压和尺度的变化规律进行了研究。研究表明:随着围压的增大,节理岩体试件的抗压强度也随之增大,抗压强度随围压的变化规律呈线性变化趋势,可拟合为线性变化关系;围压作用下,节理岩体抗压强度仍然具有明显的尺寸效应,但随着围压的增大,尺寸效应有一定的削弱,但不明显;随着试件尺寸的增大,节理岩体试件的抗压强度随之减小,抗压强度随尺寸的变化规律呈非线性变化趋势,可拟合为负指数变化关系。并从理论上讨论了提出的数学关系的合理性。     

巷道注浆技术研究应用

以大淑村矿东三大巷修复为例,从提高围岩整体结构强度的角度出发,提出了在原支护条件下对被保护巷道进行注浆加固的方案。对锚注工艺的流程、材料设备、施工措施作了详尽的论述,并用数值模拟软件UDEC模拟分析注浆技术的关键因数。研究水泥浆液比例与注浆压力对浆液扩散范围的影响。从现场实践的效果来看,注浆技术的采用提高了浅部岩体的围岩强度,改善了力学性能,从而使巷道在采用锚索支护时,能够显著提高锚索的锚固力,形成有效的承载结构。     

易滑地层顺层边坡合理坡形UDEC模拟分析

针对重庆三峡地区易滑地层地质特性,充分收集和分析前人的研究资料及成果,运用通用颗粒离散元程序(UDEC)建立三峡库区顺层三级边坡模型,模拟过程中主要考虑层面倾角、碎落台宽度以及粘聚力等参数对边坡稳定性的影响,分析模拟计算得出的不同参数组合下的安全系数,提出易滑地层三级顺层边坡合理放坡坡形。     

节理岩体边坡渐进破坏的数值模拟研究

岩体边坡是含有大量裂隙且服从统计规律的损伤体。本文引入虚拟节理,应用数值模拟软件(UDEC2D),对只考虑自重作用下节理岩体边坡渐进破坏规律进行了数值模拟研究,得出了单组节理岩体边坡渐进破坏的规律,其模拟结果对确定节理岩体边坡破坏模式具有指导意义。     

黄土沟壑区沟谷坡度对采动裂缝发育规律的影响

为了研究黄土沟壑区开采时,沟谷坡度对采动引起的滑动型地裂缝发育规律的影响,以神东矿区采矿地质条件为基础,采用UDEC数值模拟软件分析研究了滑动型地裂缝在不同沟谷坡度情况下的裂缝距、裂缝角和坡度关系,得到了不同沟谷坡度下的滑动型地裂缝的裂缝距和裂缝角。结果表明:在黄土沟壑区开采时,滑动型裂缝的裂缝距和裂缝角与沟谷坡度呈二次多项式关系;随着沟谷坡度的增大,裂缝距先增大后减小,裂缝角先减小后增大;对它们的关系式求极限得滑动型裂缝距和裂缝角达到极值时对应的沟谷坡度;滑动型地裂缝对煤矿安全和生态都会造成一定的危害,针对此问题提出了一些治理措施。     

斜井施工中防水加固技术研究

防水加固一直是困扰深部斜井施工的一个重要课题,要求既能保证工程质量和进度,又不对原有岩石构成破坏.针对1261～961深部斜井地质条件,对深部涌水量增大时应采取的防水措施进行了研究和分析,文章重点阐述了锚注工艺流程、材料设备、施工措施,并用数值模拟软件UDEC模拟分析了注浆技术的关键因数,研究水泥浆液比例与注浆压力对浆液扩散范围的影响,以期对后期施工能有所帮助.     

覆岩导水断裂带发育规律离散元模拟

采用"双端堵水器"技术对3上煤开采后导水断裂带发育高度进行实测,得到断裂带发育高度,利用此数值反演推算出上覆岩层力学参数。根据反演所得岩石力学参数,运用UDEC软件进行数值模拟,得到当开采3下煤时导水断裂带发育高度。本次研究数据为该矿提高工作面开采上限提供了依据,以保证水体下安全开采。     

裂隙水对地震引起的断层活化的动力响应研究

采用UDEC数值模拟方法,研究了在El-Centro地震波作用下某倾角为25°的逆断层活化过程中地下裂隙介质水的动力学特征规律。在加载加速度幅值为0.1,0.2,0.4,0.6,0.8 g和1 g El-Centro地震波时,将地下裂隙水渗透速率数值模拟结果与地下裂隙介质水动力理论的分析结果进行了对比。对比结果表明:输入地震波加速度幅值接近断层活化阈值时(0.8 g),地下裂隙水渗流速度时程曲线表现出强烈的波动性,产生强烈波动性的主要原因是地震引起了裂隙渗流通道宽度的变化。此外地震产生的惯性力也是造成地下水渗流速度变化的原因之一,时间单元内的裂隙水渗流时间曲线同样满足裂隙介质水渗流规律。