地下洞室工程施工支护理念探讨

“爱护围岩、充分发挥围岩自身的承载能力”是地下洞室工程施工及支护设计最重要的原则。目前,地下洞室工程施工前的地质调查、超前地质预报和围岩变形监控经常是不到位的,致使开挖、施工支护设计有较大的盲目性。在施工过程中,设计、地质人员和施工单位必须提高保护围岩的意识,克服在支护结构设计理念方面,“重衬砌,轻超前支护和初期支护”的观念;设计和施工紧密配合,充分发挥施工单位采用新技术、新方法、新工艺、新材料的积极性。针对以上问题,文章对超前地质预报和围岩变形监控的必要性,支护结构体系及其设计理念,塌方的预防与治理原则,设计体制等进行了阐述和探讨,供从事地下洞室工程建设管理人员、设计和施工技术人员参考。     

用解析法反淀非均匀应力场巷道围岩的物性参数

本文用解析法对非均匀受压巷道进行移反分析，推导了岩石物性参数的表达式，并讨论了在已知垂直位移和水平位移的情况下，水平侧压力系数，弹性模量等与位移比的。     

基于TSP物探指标的围岩质量预测研究

为利用TSP各物探指标预测隧道围岩质量,以G575线巴里坤~哈密公路东天山隧道为工程依托,利用灰色关联分析理论,建立了以岩体质量指标修正值作为围岩质量的依据,以9个物探指标为影响因素,采用MATLAB软件对隧道围岩质量的影响因素进行关联排序,确定影响围岩质量的主次因素;再选取高关联度的物探指标,采用灰色关联理论进行围岩质量预测。结果表明,波速、纵横波速比、泊松比、密度为影响隧道围岩稳定性的主控因素;剪切模量、拉梅系数、体积模量、动态杨氏模量、静态杨氏模量为次要因素;围岩质量预测采用波速、纵横波速比、泊松比、密度这4个高关联度的物探指标能准确预测隧道围岩分类。     

基于超声波的围岩松动圈实时监测系统设计

实时地掌握围岩松动圈的范围对矿藏的安全生产具有重要的意义。利用超声波探测的灵活性和准确性,本文提出了一种基于超声波的围岩松动圈监测系统设计方法。此方案利用超声波在岩体中的传播速度与岩体的受力状态和裂隙程度的关系来实时地监测围岩松动圈的情况,具有方便、灵活、易于操作等特点。     

围岩一支护动态系统稳定性判据——变形速率比值判别法

本文以围岩稳定性判据现有研究成果为基础,总结若干新奥法软弱围岩隧道工程监控量测的经验教训,针对现行判据在现场往往难以掌握应用的问题,提出“围岩与支护动态系统稳定性判据(变形速率比值判别法)”,给出工程实例,并以开放的复杂巨系统方法论为指导,试图从原理和方法上加以阐明。     

稀有金属伟晶岩过度冷却与侵位之关系——基于野外地质观察及年代学的思考

稀有金属伟晶岩的结晶过程是认识其成矿作用的重要方面。前人利用冷却模型所推测出的侵入变质围岩的伟晶岩冷却时间为几天至几千年,但对侵位于花岗岩中伟晶岩的结晶过程缺乏相关研究。基于此,对新疆大喀拉苏及镜儿泉地区稀有金属伟晶岩的野外地质观察及年代学研究显示,两处伟晶岩的侵位模式不同,侵位时花岗岩围岩的温度有别。大喀拉苏1号伟晶岩(年龄为(248.4±2.1)～(228.4±0.3)Ma)主要侵位于较冷花岗岩围岩(年龄为(261.4±2.1)Ma)的席理面,边缘可能出现过度冷却。最新铌钽铁矿U-Pb年代学显示,镜儿泉1号锂辉石伟晶岩形成时代为(250.8±1.0)Ma,熔体侵位于温度较高的花岗岩(年龄为(252.9±1.9)Ma)内部断层,其冷却结晶受花岗岩温度及区域地热梯度制约,冷却时间可能超过3 Ma。综上所述,过度冷却模型的适用性、铌钽铁矿U-Pb同位素体系的封闭温度都需要进一步研究,以解释同位素年龄与冷却模型所得结晶时间的显著差异。     

基于收敛-约束原理的岩质隧道初衬安全系数计算

以越岭公路岩质隧道为研究对象,构建隧道围岩与支护结构的安全系数.首先,基于围岩开挖后二次应力场的空间效应,确定隧道模型的边界条件、尺寸要求及应力条件.结合实际的隧道工程施工工艺,建立具备开挖支护功能的隧道三维数值模拟研究模型,以该模型作为研究隧道开挖与支护结构耦合分析的基础.基于数值模拟计算,分别构建围岩收敛曲线及纵向变形规律曲线.其次,建立隧道围岩与支护系统的收敛-约束图,并基于收敛-约束原理建立岩质隧道初衬安全系数求解方法.最后,通过案例分析,详细展示上述过程.结果表明该安全系数法可以量化表征围岩开挖与支护过程中的隧道安全性问题.同时,若以安全系数为量化分析指标,则能够对隧道施工工艺进行优化.     

高地温条件下深埋隧洞围岩温度—应力分析及施工对策

以位于西昆仑山区的齐热哈塔尔水电站引水发电隧洞高地温洞段为例,初步分析了工程区隧洞高地温洞段大地热流背景及其形成机理,针对隧洞围岩的高地温分布特征,建立典型高地温洞段地质模型,利用有限元软件模拟隧洞施工贯通通水后的围岩岩体温度场,并由此来推断热应力对于围岩稳定性的影响。结果表明,围岩温度90℃以上、空气温度50℃以上的高地温洞段,内外温差大于10℃(里低外高),若采用无衬砌和一次支护方案对高地温洞段围岩进行支护,该洞段内大部分区域的最大主拉应力将超过C25混凝土的抗拉强度,易产生整体拉裂破坏;若采用钢筋混凝土衬砌结构方案,则可以通过增加衬砌结构的配筋量来降低其最大主应力值,此时隧洞围岩及衬砌结构均未出现整体拉裂破坏。研究成果能够为保证该高地温隧洞的安全运行提供可靠的设计依据。     

拱肋间距对喷混凝土拱肋加固效应的影响研究

喷混凝土拱肋是加固软弱围岩的一种有效支护形式,其间距主要根据经验确定,可能偏大或偏小。为了揭示拱肋间距对加筋拱肋加固效应的影响,采用基于有限差分法的FLAC3D软件对施工期某地下厂房交通洞软弱围岩在拱肋间距分别在1.0―5.0m之间变化情况下变形、应力和屈服区等分布规律进行了对比仿真模拟。仿真结果表明:拱肋间距越大,围岩变形、顶拱最大主压应力和塑性屈服区越大,拱肋承受荷载越大;且拱肋间距介于2.0―3.0m时,能充分发挥围岩自承作用和拱肋支护潜力,围岩变形稳定满足要求,支护成本最低。本文的研究成果为确定喷混凝土拱肋合理间距提供了重要参考。