极浅埋连拱隧道施工过程围岩力学行为的模型试验研究

以长城岭连拱隧道为工程背景,针对极浅埋连拱隧道施工过程中围岩的力学变化特征,采用室内模型试验的方法对隧道开挖过程进行模拟,利用相关监测元件对应力、应变及围岩压力等信息进行采集和分析;借助有限差分软件对开挖过程进行数值模拟,结合数值计算结果验证了模型试验的结论,最终揭示了极浅埋连拱隧道伴随开挖围岩不同位置的应力变化规律,并得到了中隔墙上部及基底压力的变化趋势。     

高速公路隧道施工监测与开挖仿真分析

通过高速公路隧道施工监测及有限元数值分析方法,分析隧道施工过程中围岩应力变化情况。在隧道施工过程中对围岩位移和应力进行监测,分析围岩的位移、应力状态随时间的变化规律,同时结合有限元计算软件ADI-NA对隧道开挖过程进行模拟,寻找围岩应力分布规律,分析围岩稳定性。为隧道施工过程中支护时间的选取提供了依据。     

大断面特长公路隧道开挖仿真分析与监控量测

以渝湘高速公路白马隧道为依托,用有限元计算软件ANSYS对隧道开挖力学进行数值模拟,分析开挖后隧道的位移场、应力场,判断隧道的开挖和支护方式是否合适。同时,在隧道施工过程中对围岩位移和应力进行监测,分析了围岩的位移、应力状态随时间的变化规律。为隧道施工过程中支护方式和支护时间的选取提供合理依据,可以弥补过去单纯用数值模拟所带来的不足(比如岩石中节理的变化在数值模拟中很难描述精确),提高了安全可靠性。     

大断面特长公路隧道开挖仿真分析与监控量测

以渝湘高速公路白马隧道为依托,用有限元计算软件ANSYS对隧道开挖力学进行数值模拟,分析开挖后隧道的位移场、应力场,判断隧道的开挖和支护方式是否合适。同时,在隧道施工过程中对围岩位移和应力进行监测,分析了围岩的位移、应力状态随时间的变化规律。为隧道施工过程中支护方式和支护时间的选取提供合理依据,可以弥补过去单纯用数值模拟所带来的不足(比如岩石中节理的变化在数值模拟中很难描述精确),提高了安全可靠性。     

不同净距下小净距公路隧道的数值模拟研究

小净距隧道是目前公路隧道中最常见的一种型式，在我国还处于研究和发展阶段。采用有限元法和强度折减有限元法对不同净距下的小净距隧道进行了弹塑性数值模拟研究，对比分析了隧道围岩位移、应力、塑性区分布以及隧道安全系数随净距的变化规律。结果表明，小净距隧道围岩的各项指标与隧道的净距存在突变关系，最后提出了把围岩各项指标出现突变时的净距作为小净距隧道的合理净距。     

大跨度隧道围岩竖直压力计算值的对比分析

在隧道工程设计、施工时,正确计算围岩压力对于隧道结构的稳定性至关重要.结合大跨度隧道工程实例,对目前普遍采用的几种隧道围岩压力公式的计算结果进行了对比分析,对各压力公式的适用性和本质的统一性进行了探讨.     

深埋隧道围岩压力与跨度的关系研究

首先总结了国外深埋隧道围岩压应力经验公式,以及关于隧道跨度对围岩压应力影响方面的研究成果.然后,从公路隧道设计规范深埋隧道围岩压力计算方法入手,利用有限元数值方法分析完整岩体中作用的初期支护上的形变压应力随跨度的变化情况,分析认为,完整坚硬的岩体中形变压应力随跨度变化很小,完整均质软弱岩体中形变压应力随跨度变化情况受施工方面的影响很大.最后,分析高度节理化岩体的松弛压力随跨度的变化情况,提出建议:破碎岩体中开挖大跨度隧洞时,要同时加强初期支护的支护刚度和二次衬砌的支护能力.相关结论可作为深埋大跨度隧道设计以及施工的参考.     

高地应力双隧道施工围岩应力变化规律数值模拟研究

以云县至凤庆高速公路隧道开挖工程为研究对象,采用数值分析和相似模拟相结合的手段,对其处于不同埋深岩层围岩变化规律展开研究。为保证隧道开挖施工安全,分别对隧道拱顶围岩压力、拱腰围岩压力以及上方围岩压力进行监测。基于监测数据分析围岩应力变化规律,明确了隧道开挖对其拱顶上部岩层影响程度和拱腰不同位置岩层应力在应力释放阶段所表现形式。研究表明,拱腰围岩竖向应力在左右隧道开挖整个施工阶段,应力变化曲线主要可分为3种类型,逐渐增大最终趋于稳定型、先增加后快速下降再缓慢增加型和先增加后快速下降至0型;根据拱顶及拱顶上方岩层竖向应力曲线,可将隧道拱顶上方岩层分为3种状态,拱顶上方0~50 m应力释放“高影响区”,拱顶上方50~150 m岩层属于应力释放“次影响区”,拱顶上方150 m以上岩层属于应力释放“缓影响区”。     

班界隧道V级围岩开挖工法及稳定性研究

通过对多种常用隧道开挖工法的对比分析,设计采用三台阶法对班界隧道V级围岩段进行开挖,并借助ANSYS软件对开挖过程的各阶段进行数值模拟.结果表明,在开挖过程的各阶段,隧道围岩均处于稳定状态,支护后围岩的应力水平和位移量均明显降低,稳定性更好.     

班界隧道Ⅴ级围岩开挖工法及稳定性研究

通过对多种常用隧道开挖工法的对比分析,设计采用三台阶法对班界隧道V级围岩段进行开挖,并借助ANSYS软件对开挖过程的各阶段进行数值模拟。结果表明,在开挖过程的各阶段,隧道围岩均处于稳定状态,支护后围岩的应力水平和位移量均明显降低,稳定性更好。     

深部巷道破坏分区破裂规律三维相似材料实验

为了探究不同应力状态下巷道围岩的分区破裂规律、影响因素,选择沙土材料为相似材料进行三维模拟实验。试验采用3种加载方式：双向加载、 “圆筒模型加载”和真三轴加载,分别模拟不同采深时围岩的应力状态,巷道的断面形状分别选取了圆形、方形。模型试验研究表明：分区破裂属于空间剪切带破坏,平行于硐室轴线方向应力较大(约是材料抗压强度的1.6倍以上)是形成分区破裂的重要条件。影响分区破裂的因素有围压的大小与分布,开挖巷道所在岩层的相邻岩层性质。围压大且均匀,分区破裂范围大,围压较小且不均匀,分区破裂不明显。层与层之间材料不同时,会影响到裂纹的扩展。而硐室形状对分区破裂的影响因素较小。圆形、方形硐室周围都出现了分区破裂现象。     

采矿巷道围岩变形机理的初步研究

使用收敛观测法监测了某铁矿采区水平巷道开挖后围岩位移变化情况,并对采区水平巷道建立有限元模型,模拟巷道开挖后围岩应力、应变状况,通过巷道变形监测及数值模拟结果的对比验证了围岩变形机理的结果.     

预埋式多点位移计现场确定围岩松动圈的方法研究

根据沪蓉西高速公路龙潭隧道中预埋式多点位移计的现场监测工作实践, 提出了多点位移计确定围岩松动圈的现场量测及判别方法, 并对开挖后的隧道围岩变形进行了有限元数值模拟。实践证明, 根据围岩内变形量与时间的变化关系并结合累积变形量随径向位移的变化规律及测点径向埋设位置, 是确定围岩松动圈范围的有效方法。     

大倾角特厚复合顶板巷道支护稳定性分析

针对大倾角特厚复合顶板煤层倾角大、围岩强度低、层间黏结力弱且易离层等特点,结合永宁煤业4105工作面顺槽巷道实例,采用FLAC^3D数值模拟软件,模拟了不同断面形状与支护参数巷道围岩塑性区分布规律和围岩应力分布、变形等特征。研究结果表明,直墙拱形断面巷道可改善围岩的应力状态,减小围岩塑性区破坏范围,降低围岩的变形量,更加适合大倾角特厚复合顶板巷道的开挖支护。     

邻近爆破下不同形状巷道围岩裂纹扩展规律

为了解巷道断面形状对爆炸载荷下邻近巷道围岩裂纹扩展规律的影响,采用模型试验和扩展有限元(XFEM)方法展开详细研究。试验研究表明:爆炸载荷下,当原有裂纹扩展通过邻近巷道围岩原有裂纹尖端影响区、应力波传播过程产生的环向拉伸区和自由面反射波影响区时,扩展方向有所不同;巷道断面形状主要影响原有裂纹后期扩展方向,巷道断面形状不同,自由面反射拉伸波的拉伸应力方向不同;由于拉伸应力方向一般垂直于自由面,直墙拱形巷道和圆形巷道围岩中原有裂纹扩展后期偏转向弧形自由面切向方向,近似"层裂"现象扩展;矩形巷道围岩原有裂纹扩展方向与直墙反射波拉伸应力作用方向平行,裂纹扩展不受影响,仍沿近似水平方向与自由面贯穿。     

深部高应力下不同巷道掘进速率对围岩稳定性的影响

研究了不同加卸荷速率条件下岩石破坏特性及其蠕变性质, 结果表明, 加卸荷速率越大, 岩体的强度越大, 蠕变越小。同时以金川二矿区巷道掘进工作面的工程地质情况及生产技术条件为背景, 研究了掘进速度对巷道围岩稳定性的影响。研究结果表明: 掘进扰动在工作面前方和巷道周围尤其在四个角点位置引起围岩破坏, 随着掘进速率的增加, 破坏区体积减小; 岩体开挖卸载导致掘进工作面前方及两帮形成耳状应力集中区, 随着推进速度的加快, 掘进工作面前方应力区向工作面移动, 围岩应力及应力区面积均减小; 掘进扰动引起围岩的位移变形, 最大位移发生在巷道顶底部, 随着掘进速率的增加, 围岩的位移减小。现场生产时适当加快工作面掘进速率, 有利于保持巷道的稳定及改善巷道维护状态。     

露天矿边坡爆破对既有隧道的影响分析

针对某露天矿边坡爆破开挖工程对山体内邻近既有隧道的影响问题,依据有关规范及参考国内类似工程的经验,确定该隧道围岩质点振动速度控制标准为20 cm/s。对现场爆破荷载作用下隧道围岩质点振动进行了跟踪监测,提出了测点仪器安装方案,对隧道围岩质点振动衰减规律进行了分析,水平径向、水平切向和竖直向峰值振速衰减规律拟合系数均在0.85及以上,并及时反馈信息,优化爆破参数。结合数值分析,得到了隧道围岩振动速度与动应力分布规律,计算得到围岩质点振动峰值速度为19 cm/s,验证了预估药量的可靠性,为工程的顺利进行提供了安全保障。     

煤柱集中载荷对不同错距巷道围岩应力的影响

研究煤柱下方不同错距巷道的应力状态,对煤柱下部邻近煤(岩)层巷道合理布置方式,以及巷道选取合理的支护方式具有指导意义.论文采用数值模拟方法分析了煤柱集中载荷下不同位置巷道围岩的应力分布特征.通过分析可知:当巷道位于煤柱中心正下方时,巷道顶底板及两帮受到对称作用力,支护亦应采用对称方式;当巷道位于煤柱边缘下方或巷道距离煤柱一定距离时,巷道顶底板及两帮受力不对称,靠近煤柱侧受力最大,最容易发生破坏,因此靠近煤柱侧需加强支护,应采用非对称支护.     

兰家沟钼矿巷道围岩稳定性分析

针对金属矿山开采巷道围岩变形失稳破坏问题,以兰家沟钼矿巷道为例,对兰家沟钼矿深埋平巷中典型区段建立MIDAS三维模型,分析支护初期围岩应力、应变变化规律及支护结构的内力变化,并通过现场测试分析验证支护结构的合理性,对巷道围岩失稳与破坏机理、支护结构作用进行了深入研究。     

FLAC在煤岩变形破裂力电耦合规律研究中的应用

运用FLAC软件对加载煤岩进行了三维FLAC分析与应力场数值模拟计算，结合基于脆性材料损伤特性和强度统计理论以及实验室测定结果得到的煤岩变形破裂过程电磁辐射与应力之间的耦合关系式，对单轴压缩与矿山巷道掘进煤岩变形破裂过程中应力与产生的电磁辐射信号进行了耦合研究，耦合计算结果与实验测定结果吻合，表明选取的应力场数值模拟软件FLAC可以很好地模拟煤岩受载时内部应力变化规律．