高地应力软岩隧道合理支护方案研究

 基于高地应力软岩隧道明显流变效应的特点,提出在喷锚网支护的基础上增设U型钢可压缩支架和泡沫混凝土填充层的支护方案。利用建立的U型钢连接件力学模型和围岩与支架接触模型,分析2种支护方案下,宜昌-巴东(宜巴)高速公路峡口高地应力软岩隧道的长期稳定性。研究表明：(1) 建立的U型钢可压缩支架的连接件力学模型和围岩与支架之间的接触模型可以很好地反映支架缩动性与摩阻力之间的关系;(2) U型钢可压缩支架和泡沫混凝土填充层的联合支护既可以吸收围岩的流变变形,减小二次衬砌上的形变压力,又可以提供稳定的支护力,有利于高地应力软岩隧道的长期稳定。     

深埋隧洞围岩双向流变特性试验

针对四川锦屏二级水电站深埋隧洞围岩在开挖与运营过程中呈现出显著的流变劣化特征,采用CSS-283双向万能实验机,对板岩进行双轴压缩流变特性的实验研究,分析岩石黏弹性变形随应力水平不同和时间发展的变化规律;基于四变量Burgers流变模型,应用弹性-黏弹性对应原理,导出了双轴流变方程的黏弹性解析解,并且根据板岩双轴流变曲线,反演出了各级流变参数;通过与试验结果的比较,说明该解析解能较好地描述岩石的黏弹性双轴流变特性。     

地下工程地震动力响应及抗震研究

 应用改进的Newmark隐式积分法,采用无限元动力人工边界,研究西藏扎墨公路高烈度地震区嘎隆拉隧道地震动力响应,分析隧道抗震层的减震机制,数值模拟橡胶和泡沫混凝土两类材料抗震层的减震效果。计算结果表明：抗震层虽不能从根本上改变隧道的动力响应,但由于它本身的隔震缓冲作用,能够对衬砌起到较好的隔震效果;两类抗震材料隔震效果相差不大,但考虑到耐久性和经济性,推荐采用泡沫混凝土作隔震材料。研究成果对高烈度地震区地下工程稳定性分析具有一定的借鉴意义。     

定向水力致裂对煤层顶板三向应力的影响研究

煤层顶板水力致裂是处理坚硬顶板和防治冲击地压的重要技术手段之一,为了研究水力致裂技术对煤层顶板三向应力的影响,通过现场开展煤层顶板定向水力致裂试验,采用光纤光栅三向应力传感器得到了致裂前后顶板岩层的三向应力。结果表明：水力致裂之后,监测断面处顶板岩层三个主应力均有所降低,最大降幅约为20%,而主应力方向变化很小|在工作面坐标系下,致裂部位处各应力分量的降幅受致裂面方位的影响。顶板水力致裂能够显著降低或者转移顶板岩层三向应力,对致裂部位具有良好的卸压效果。研究成果可为现场水力致裂钻孔布置提供参考,并可用于冲击地压防治研究。     

水布垭大型地下厂房施工顺序和锚固参数优化分析研究

清江水布垭水利枢纽大型地下厂房位于软硬相间的复杂地层中，其稳定性对电站的安全运行相当重要．应用三维非线性有限元方法对大型厂房的施工顺序、锚固参数进行了较为详细的优化分析，在多方案技术分析的基础上，提出了较为合理的施工顺序和锚固参数，以保证工程的长期稳定。     

粘土岩饱和–非饱和渗流应力耦合模型及数值模拟研究

岩体中饱和–非饱和渗流、应力耦合行为对工程岩体的强度和稳定性有十分重要的影响。基于粘土岩实验室非饱和渗流试验的结果,将考虑塑性应变硬化的非饱和渗流、应力耦合模型、Hoek-Brown非饱和渗流、应力耦合模型应用于模拟某粘土岩竖井,研究其在开挖、通风、衬砌支护及长期运营期围岩内渗流从初始饱和→非饱和→近饱和的过程,以及竖井的非饱和流动区域大小对水力学参数(Biot固结系数、饱和度与毛细孔隙压力、水相的相对渗透系数与饱和度)的敏感性。结果表明:水力学参数对非饱和渗流的影响区域非常显著,尤其是水相的相对渗透系数与饱和度的关系。力学模型的差异对非饱和区的影响几乎可以忽略不计。     

厦门海底隧道最小顶板厚度三维弹塑性断裂损伤研究

为了验证厦门海底隧道最小顶板厚度比设计厚度减小时隧道的稳定性，根据设计方案，在厦门海底隧道轴线的地质剖面图上，选取了4个典型剖面处的对应段，将隧道轴线高程比原设计升高2m和4m，应用多裂隙岩体三维弹塑性本构关系和损伤演化方程进行有限元分析，对隧道轴线在原设计高程以及升高2m和4m的高程开挖后的应力分布、洞周位移、塑性区、损伤区等结果进行分析比较，可以得出将设计方案的轴线位置升高4m后，隧道仍是稳定的结论。同时。该结论对后续施工和其他工程有一定的指导意义。     

加锚节理岩体裂纹扩展失稳的突变模型研究

为弄清裂纹扩展性态与岩体稳定性的关系及锚杆的增韧止裂作用，建立了压剪应力状态下加锚节理面抗剪强度与锚固参数之间的关系，并用突变理论建立了加锚节理面压剪应力状态下分支裂纹扩展的突变模型，对于全面了解裂纹扩展过程及评价岩体稳定和提前合理采取加固措施具有重要意义。     

盐岩非线性蠕变损伤本构模型及其工程应用

盐岩以其良好的流变、低渗透率及损伤自我恢复等特性,是目前国内外公认的能源、废弃物贮存和高放射废物地质处置的首选介质。结合金坛储气库盐岩三轴蠕变的研究成果,建立盐岩三维蠕变损伤的本构方程和损伤演化方程,并将建立的本构方程编制成有限元计算程序,模拟金坛储气库在注采过程中的蠕变和损伤演化的影响范围。研究成果对金坛储气库的运行压力设计具有一定的参考意义。     

厦门海底隧道海域风化槽段围岩稳定性研究

厦门东通道海底隧道是一项规模宏大的跨海工程,是连接厦门市本岛和翔安区陆地的重要通道,也是中国大陆第一座采用钻爆法修建的大断面水底隧道,工程于2007年下半年由陆域进入施工难度最大、最危险的海域部分,其中的海底风化槽地段采用CRD工法进行施工,隧道开挖、支护过程中围岩和支护结构的受力和变形特征广为人们所关注,因此对于该段隧道稳定性的研究具有重要意义.应用大型有限元软件ABAQUS,依据流固耦合理论,对翔安隧道风化槽段隧道CRD工法的施工过程进行了三维动态仿真数值模拟,研究隧道施工过程中围岩的应力场、位移场、外水压力分布规律以及支护结构受力情况和衬砌外水压力的分布规律,研究成果为该隧道施工和同类工程建设提供了理论依据和实践经验.