呼和浩特地下厂房开挖高度的敏感性研究

根据水电站地下厂房所在地域、地质条件以及工期的要求,采用何种开挖方式以及开挖高度,至今还没有明确的水工规范。以呼和浩特抽水蓄能电站为背景,利用FLAC3D对5~7层开挖方式进行开挖高度的敏感性分析,以呼和浩特抽水蓄能电站为例,对三种开挖方式的围岩稳定性进行评价,并对开挖过程中的支护给出合理的参考意见。     

小湾水电站地下厂房动力特性及抗震分析

通过建立小湾水电站地下厂房三维有限元模型,对厂房模型的振动分析进行数值模拟,研究了厂房固有振动特性、共振复核及机墩结构在各种动力荷载作用下的振幅和应力,利用谱分析方法对模型进行了抗震分析,考察了正常运行时机组振动荷载和地震联合作用下厂房主要构件的地震反应特性,对厂房的抗震安全性能进行了初步的评价,为小湾厂房动力设计和运行控制提供科学依据。     

焦家金矿破碎矿体采场进路的跨度优化研究

焦家金矿-390 m中段矿体赋存条件为缓倾斜,中厚破碎矿体,随着开采深度的增加,深部地应力 也随之增加,开采难度加大,岩体的节理、裂隙更为发育,出现更多破碎不稳定的岩体,在开采 过程中极易导致安全事故的发生,严重影响矿山的安全生产与经济效益。为此,综合运用3GSM、 钻孔摄像与声波测试等手段确定试验采场结构面分布情况,通过离散元数值模拟方法建立了离散 元模型,从变形、应力以及节理变形等多角度分析了试验采场在开挖过程中的基本力学行为规律 ,从而确定了焦家金矿上向水平进路充填法的采场最佳跨度是7.5 m,实现了矿山的安全经济开 采,得出的结论与现场实际施工情况相符,进而验证了研究结果的正确性,对于其他相似矿山具 有借鉴意义。     

非线性弹性-硬化接触本构模型在层间错动带中的研究

贯穿白鹤滩水电站地下洞室群的层间错动带是发育于各岩流层顶部凝灰岩层中的缓倾角、贯穿性的错动构造,受到不同地质作用,在错动带内部形成夹碎裂岩和泥岩等不同构造。由于其形成过程和内部构造相对复杂,因此其力学行为的描述也较为困难,为了直观合理地揭示其力学特性,借助两体理论,将该地质构造考虑为一种上下接触、中间夹软弱带的"夹心饼干"结构。基于层间错动带现场试验规律,建立错动带非线性弹性-硬化本构模型,基于FLAC3D软件中的INTERFACE单元,利用FISH语言实现对接触单元的自动搜索和判断,从而对切向刚度以及摩擦角计算参数进行动态调节;并且依据现场试验成果,利用神经网络对Ks和Φ进行回归反演。并且基于该接触模型计算分析了白鹤滩水电站地下洞室群的围岩稳定性,并且利用动态安全系数对错动带的稳定性进行量化评价。     

缓倾斜破碎矿体回采方案优化与动态调控研究

结合焦家金矿的矿床地质条件与开采工艺,设计了4种回采方案,建立了矿体三维模型,进行模拟计算分析。通过对4种开采方案的变形、应力与塑性区的综合比较发现：在矿体上盘较为破碎的情况下,4种开采方案的顶板变形量相差不多,难以对4种开采方案进行优化评价。从控制矿体顶板应力与降低塑性区体积出发,正三角开采方案较为合适。结合巷道开挖后围岩的应力分布状态,通过运用数理统计的方法,研究分析了采场施工行为对波速的影响。根据超声波速度变异性,建立了基于岩体波速变异性的动态调控方法。从试验数据和采场实际数据分析可知,随着进路的回采,波速频率特性变低,塑性松动区的范围在扩大,围岩稳定性降低,逐渐呈失稳状态。通过在回采过程中引入调控手段,试验采场稳定性良好,从而为回采方案调控提供了一条新途径。     

抽水蓄能电站地下洞室初始地应力场反演分析——基于神经网络和快速拉格朗日算法

结合实测地应力资料,建立了三维非线性有限元地应力反演分析数值模型,模拟了断层及裂隙密集带.针对不同地应力场,用FLAC 差分程序进行求解,得出相应的30个神经网络分析样本.通过隐层数和隐层节点数的选取及各参数的设定对神经网络进行优化,进而利用网络优化结果,对网络加以训练,最后利用现场实测应力值,对初始地应力场进行反演分析,与现场实测值对比,满足精度要求,表明所获得的岩体地应力场是基本合理的.     

阶段嗣后充填法采场应力与变形规律及稳定性研究

某铁矿采用阶段空场嗣后充填法开采,目前-450 m首采中段的回采工作即将结束,拟在-390 m新中段的开拓中将阶段高度从原来的60 m提高到90 m,阶段高度提高了50%。为了研究急倾斜厚大矿体在阶段 空场嗣后充填法开采条件下的应力变形规律,采用相似材料试验和数值模拟相结合的方法,考虑了首采中段和多盘区对新中段回采充填的影响,通过分析得到了采场矿柱和围岩的应力与变形规律。结果表明：在阶段 高度提升后的新中段回采充填过程中,矿柱被揭露后矿柱内的应力会大幅增加,并随应力集中程度增加而导致矿柱的剪切破坏;采场内最大变形出现在中间盘区矿房顶板,最大主应力及塑性区主要出现在中间矿柱的 中下位置,最大主应力、沉降变形及塑性区呈中间大两边小的对称性分布,最小主应力出现在两边矿房顶角处;盘区矿房采用间隔回采形成的最小主应力和沉降变形小于顺序开采,矿房的回采顺序对最大主应力的影 响较小;随着矿柱宽度增加,采场内最大最小主应力、变形值及塑性区范围呈逐渐减小的趋势。研究成果对国内外采用空场嗣后充填法开采的同类型矿山具有借鉴意义。     

锚固支护软弱围岩的流变分析

基于锚杆主动的支护原理,将锚杆与岩体之间的剪应力转换为作用在洞室内表面上的面压力,将锚固后的岩体视为等效材料。采用Poynting-thomson流变本构模型,利用弹性力学和粘弹性力学推导出锚固岩体的流变公式。并通过FLAC3D计算软件对算例进行校核,其计算结果精度能够满足实际工程的要求。     

深部损伤岩体弹性模量的确定方法

深部地下洞室开挖后,洞室表层围岩会出现大量微裂隙,在二次应力场调整过程中,这些微裂隙逐步扩展贯通导致围岩出现片帮、板裂以及塌落等损伤现象,从而无法利用钻孔取样对表层损伤区岩体的弹性模量进行确定。本文基于损伤力学原理,利用现场声波测试与经验公式对损伤岩体的弹性模量进行初步判断,确定其大致范围,然后联合神经网络与损伤本构模型RDM对岩体的弹性模量进行精确反演,进而获得损伤岩体弹性模量的分布规律。通过红透山27采场的实际应用,证明了该方法确定深部损伤岩体弹性模量以及岩体完整性分布规律的可行性。     

AOSVR在地下厂房围岩变形预测中的应用

针对目前广泛使用的模糊系统和神经网络预测方法在地下结构围岩变形预测中的缺陷,提出一种精确在线支持向量机(AOSVR)并将其应用到水电站地下厂房开挖过程中顶拱围岩的变形预测.通过与其他预测方法的比较,可以发现精确在线支持向量机有很强的学习能力和很高的预测精度.