加固范围及边坡坡率对CFG桩–网复合地基受力变形特性影响分析

通过开展相似比为1∶80的室内离心模型试验,并结合数值模拟方法,探究不同加固范围与不同边坡坡率对CFG桩–网复合地基受力变形特性的影响。分析表明:填筑期竖向位移明显增大,放置期与运营期增长缓慢并趋于稳定;当加固范围缩小时,边坡坡率为1∶1.5工况下的竖向位移增长趋势大于边坡坡率为1∶1.75工况下的,表现出边坡越陡对加固范围敏感性越高的规律;水平变形方面在坡脚及坡脚外5m位置处数值较大,当加固范围变化时坡脚处水平变形在土层交界面位置出现反弯点,且加固范围越小反弯程度越大;相同荷载作用下半加固复合地基桩顶应力大于全加固复合地基,桩间土应力则表现出相反的规律;边坡坡率相同时桩–土应力比随加固范围缩小表现出一定程度的增大。     

地下水位变化对砂土边坡地震动力响应的影响研究

研究地下水作用下边坡的地震动力响应,对边坡的工程抗震设计具有重要的指导意义。基于边坡的有限元仿真分析和室内振动台试验,研究地下水位变化对边坡地震动力响应的影响规律,研究表明:沿着边坡高度的增加,最大水平加速度放大系数与最大水平位移随着地下水位的升高均呈现出增大的趋势,与无水时相比,地下水的存在使坡面水平位移最大增大2.35倍;水位的升高导致边坡有效应力降低,且边坡地下水位最高时在远场地震动作用下最大有效应力比无水时降低63%,近场地震动作用下降低64%,对边坡的稳定极为不利;地下水对坡脚抗剪能力的影响存在一个临界水位,超过此临界水位时其对边坡抗剪能力的影响逐渐减弱;将室内振动台试验结果与数值模拟的结果进行对比,验证文中数值模拟结果的准确性。     

王庄矿矸石混凝土间隔充填连续采煤工艺研究

为了解决煤矿资源紧缺问题,提高矿井产量、延长矿井服务年限,针对王庄煤矿的煤层赋存条件,提出了一种利用矸石混凝土间隔充填,连续采煤机短臂机械化采煤工艺,并对采煤工作面设备进行了选型,实践证明该采煤方法可用于开采＂三下＂压煤及不适合布置长壁工作面的边角煤。     

不同失稳判据下边坡稳定性的规律性

以塑性区贯通、位移增量突变、计算不收敛3种边坡失稳判据为依据,采用强度折减有限元法和重度增加有限元法对简单边坡进行了分析。结果表明:以边坡潜在滑动面上某点位移增量突变作为边坡失稳判据是准确的;对于不同土体强度参数下,以位移增量关系曲线突变为判据得到的边坡的安全系数较另外两种方法稳定;对应于塑性区贯通、位移增量曲线突变和计算不收敛的3种判据,边坡潜在滑动面依次向深层发展,边坡的安全系数依次增加。     

某湿陷性黄土超高填方边坡的离心试验及稳定分析

以晋西北某机场高填方地基工程为背景,根据边坡初步设计及其稳定性初始分析结果,结合大型离心模型试验对机场场区高边坡10个典型断面进行稳定性数值分析。分析结果表明:机场场区边坡在天然条件下基本是稳定的,但在饱和状态下极易失稳;边坡填方体主要以竖向变形为主,并伴随向边坡外的水平位移,且越靠近坡顶,竖向分量越大;边坡最大剪应变位置主要集中在填筑体与天然地基的接触面上;边坡破坏时,坡顶与坡脚的位移量随填方高度和厚度的增加而增大。     

盾构隧道同步注浆充填率对地表沉降影响分析

为研究盾构隧道施工过程中同步注浆充填程度对地表沉降的影响,文章用同步注浆充填率来代表其充填程度,依托常德市沅江过江隧道工程,利用有限元软件ANSYS,采用等效弹性模量的方法对充填率为60%、80%、100%和120%的注浆层进行数值模拟,分析了不同充填率下对地表沉降的变化。结果表明:盾构隧道同步注浆充填率对地表的沉降影响显著,随着注浆充填率的增大,地表的沉降在逐渐减小,当注浆充填率为60%时,地表最大沉降达到18.1 mm;当注浆充填率为120%时,地表最大沉降仅为3.79 mm。     

基坑坡体或坡脚加固对变形控制效果的对比分析

软土地区的基坑采用放坡开挖时,一般可采用搅拌桩对坡体加固或对坡脚加固,以控制基坑变形。针对某工程实例,使用有限元数值分析方法对2种加固位置的基坑变形进行了模拟计算,分别得到了基坑开挖后边坡的水平位移、坡顶后侧的地面沉降及边坡总位移值。结果显示:采用搅拌桩对边坡加固可以有效控制基坑变形;在加固桩桩底相同的条件下,在坡脚位置进行加固对基坑的变形控制效果优于在坡体位置进行加固,且在坡脚加固的搅拌桩工程量较小。     

地震荷载作用下顺层岩体边坡动力放大效应和破坏机制的振动台试验研究

以四川省安县干磨房滑坡为原型,设计并完成了比例为1∶100的顺层岩体边坡大型振动台试验。通过逐级加载不同峰值、频率和持时的地震波,研究了地震荷载作用下边坡的动力响应特征和变形破坏机制。试验结果表明,输入波频率和幅值对边坡加速度动力响应影响较大。当输入波频率小于边坡初始自振频率时,水平向PGA放大系数随输入波频率的增大而增大;超过边坡的初始自振频率后,水平向PGA放大系数减小,放大效应减弱;当输入波频率小于边坡初始自振频率时,水平向PGA放大系数随输入波幅值的增大而增大;当输入波频率接近和大于边坡初始自振频率时,低幅值地震波对水平向PGA放大系数影响更显著;地震荷载持时对边坡动力响应影响不明显。通过对边坡位移动力响应和试验过程拍照录像记录分析,发现与边坡其他部位相比,坡肩处的位移动力响应更为显著;边坡在输入波幅值加载至0.6 g时处于临界状态,对应的临界位移值约为7.3 cm,该值的确定是后续研究采用临界位移评价地震作用下边坡稳定性的基础与前提条件;地震荷载作用下顺层岩体边坡的破坏模式为:坡肩开裂→坡顶出现贯穿裂缝→坡脚附近的坡面隆起→坡顶贯穿裂缝与隆起部位贯通→边坡沿层面发生浅部滑动从而失稳破坏。模型试验较好地揭示了地震荷载作用下顺层岩体边坡的动力放大效应和变形破坏机制,可为工程边坡的抗震设计和防灾减灾提供有益的借鉴与参考。     

充填节理宏细观锚固破坏机理分析

为分析充填节理的宏细观锚固破坏机理,利用颗粒流程序(PFC~(2D))生成6种上下面具有不同粗糙度的充填锚固节理面模型,探究其在剪切过程中宏细观破坏变化以及粗糙度对锚固充填节理抗剪强度的影响。研究结果表明:加载过程中充填物两侧颗粒位移差明显,首先发生破坏,而锚杆在节理面与胶结物之间发生剪切滑移后才开始发挥抗剪作用。6种充填节理面组合锚固后其峰值剪切强度均比锚固前增高,但增量不同。当节理面上下粗糙度接近时,充填物形状规则,齿状起伏小,锚固效果较好,峰值剪切强度增加量在40%左右;当节理面上下粗糙度相差较大时,充填物齿状起伏大,易剪碎,锚固效果较差,峰值剪切强度增加量约为20%。     

密实充填矿压显现时空演化规律研究

建立和分析密实充填矿压显现时空演化力学模型,运用相似材料模拟方法研究充填开采条件下的采场矿压显现时空演化规律,并以邢台某矿充填实践为工程实例进行分析验证。研究结果表明:顶板下沉活跃期间,充填体受力与充填步距和推进时间呈正相关;在充填开采物理模拟中,顶板测点应力普遍经历了应力升高-急剧卸压-缓慢升压再到稳定的过程,且工作面前方顶板应力峰值和煤柱受力随着充填步距的增加而增大;充填体受力随着工作面推进而不断增加至趋于稳定,稳定后的顶板应力和充填体受力均小于原岩应力;停采后静置阶段,随着时间增长,充填区顶板依然存在缓慢下沉现象。某矿充填实测结果显示距离切眼15和40 m处的充填体压力为3.5和5.5 MPa,且顶板下沉和覆岩离层在工作面推进过程中均随着充填距离的增加和充填时间的推移表现出了规律性变化。     

杨庄煤矿建下保护煤柱开采影响分析

结合杨庄煤矿364采区Ⅲ642工作面建下保护煤柱开采实例,就充填开采和不充填开采两种方案进行地表下沉的计算分析,并对地表移动和变形参数的合理选取作了总结,结果表明:用充填巷式开采法对建下保护煤柱进行开采取得了较好效果。     

建下煤体充填开采数值模拟分析研究

结合FLAC3D数值模拟软件,对杨庄煤矿3642采面Ⅲ64采区充填开采过程进行模拟分析,得出充填开采中充填体起到了支撑覆岩和为煤柱提供侧限的保护作用,从而很大程度上减小因煤层开采对地面建筑物的影响。     

山区采动裂缝对地表移动变形的影响分析

根据现场实测资料,分析地表产生采动裂缝的4个阶段及其形成过程机制,揭示采动裂缝对山区地表移动变形的影响:(1)地表采动裂缝使得地表下沉呈现出非连续性移动特性,并在凹形地貌部位,地表下沉值减小;在凸形地貌部位,地表下沉值增大.(2)采动裂缝会使山区地表沿坡体下坡方向的水平移动值增大,增大的量值与坡体形态及与采空区相对位置、表土层特性有关.(3)采动裂缝的产生会改变水平变形的性质:在拉伸变形区域出现拉伸变形值减小或转变为压缩变形值;或在压缩变形区域出现拉伸变形或压缩变形值减小情形,并且会使拉伸变形区域的拉伸变形值增大,压缩变形区域的压缩变形值增大.     

充填体与岩体三维能量耗损规律及合理匹配

 根据灰砂配比为1∶4,1∶8,1∶10和1∶12的4种胶结充填体力学试验结果,揭示不同配比充填体三维损伤耗能规律。针对矿床开采岩体应力转移并释放能量特征,探索矿床开采过程中岩体三维能量释放规律。研究结果表明,矿体埋藏越深,开挖岩体释放能量越高;岩体弹性模量越高或泊松比越低,岩体释放能量越小。根据充填体与岩体耦合作用的三维能量耗损特征,探讨充填体与岩体的合理匹配,并用该匹配模型验证安庆铜矿采用最低充填配比1∶12开采矿石是可行的。研究发现,充填体与岩体的匹配系数K和三维原岩应力、岩体及充填体力学参数相关,不同开采技术条件必须设计合适的充填体抗压强度才能实现与岩体匹配。     

框架预应力锚杆加固多级高边坡地震响应数值分析

依托实际工程,基于Geostudio岩土分析软件,建立了框架预应力锚杆加固多级高边坡的动力分析模型。通过设置边界条件,输入水平地震作用,分析了边坡在地震作用下的位移响应、速度响应、加速度响应和锚杆轴力响应。结果表明:水平地震作用下,边坡内的位移、速度、加速度和锚杆的轴力等均随地震持时呈波动性变化。水平位移随时间变化显著且具有累积效应,边坡水平位移远大于竖直位移。坡体临空面水平加速度幅值明显增大,临空面对地震加速度具有放大效应。边坡总应力从坡底沿坡高递减,在坡底总应力最大。预应力锚杆的自由段与锚固段轴力均随地震持时波动性变化,自由段轴力较大,锚固段轴力沿远离自由段方向递减。分析结果可为框架预应力锚杆加固多级高边坡的地震响应提供一定的依据。     

机场高填方边坡填筑过程的变形演化规律分析

利用有限元强度折减原理,基于非线性弹塑性本构模型推导了土石混合料高填方边坡安全系数的定义方法,即同时折减tan φ和tan φ_f,折减后的极限状态线、临界状态线和屈服面均往内收缩;采用FLAC^3D有限差分法对西南山区某机场高填方边坡填筑过程的变形和稳定性演化规律展开了研究,结果表明:随着填筑高度的升高,高填方边坡的水平位移和竖向沉降都逐渐增大,但其分布规律并非一成不变,最大分别可达95 cm和20 cm;通过在台阶上预留足够宽的马道或平台能够有效降低后续填筑层所带来的不利影响,提高填方体的整体稳定性;随着填筑高度的升高,高填方边坡的安全系数表现为“下降”-“平稳”-“下降”的变化规律,相应的潜在滑体从下台阶的仅一个增加到上、下台阶各一个,滑体体积呈增大趋势。     

综放工作面开采速率对围岩应力环境影响的研究

综放工作面开采速率影响着工作面围岩应力重新分布和变形破坏的结果。主要归结于：（1）开采速率的不同影响围岩应力转移过程的完整程度；（2）开采速率的不同造成单位时间开采截深的变化，从而影响了围岩的加卸载过程以及加载速率的变化；（3）开采速率的不同对岩石蠕变时间有一定的影响，从而影响岩石的变形及应力分布。以谢桥煤矿为工程背景，通过数值模拟分析，揭示开采速率对工作面围岩应力影响的规律。随着综放工作面推进速度的增加，工作面周围应力降低区的面积减小：与之对应，工作面周尉岩体破坏区的范围减小工作面前方峰值应力向丁作面靠近，峰值应力变大；围岩岩体的变形时间缩短，工作面周围岩体的位移减小。提出适当提高综放开采推进速度有利于工作面管理和安全生产。     

大采高沿空留巷巷旁复合承载结构的稳定性分析

针对大采高沿空留巷的顶板运动特征,提出了巷旁复合承载结构的概念,通过力学分析,揭示了巷旁结构的稳定机理。研究表明：顶板压力由顶板、墙体和底板共同承担,从而形成“顶—墙—底”复合承载结构;区分不同阶段墙体强度与顶板运动的作用关系,认为初期强度应大于顶板载荷,后期应能适应顶板变形,使墙体强度与顶板运动保持动态协调;大采高时顶板向墙体施加更大的水平力,要确保墙体水平滑移因子小于接触面摩擦系数以实现抗滑自稳;墙体内侧应力不能高于顶底板强度,以免顶底板被切断,外侧应力不能高于墙体强度,以免墙体被压裂,降低墙宽和巷宽可减小墙体载荷,据此得出了墙体和巷道宽度的确定方法。结合4.2 m大采高沿空留巷案例给出了工程验证,采用膏体混凝土充填时,满足巷旁结构稳定条件的巷道宽度为3 m,墙体宽度为4 m,实测结果表明了结论的合理性。     

爆破震动对采空区稳定性影响的FLAC3D分析

针对厂坝铅锌矿受到乱采乱挖破坏的情况,运用FLAC3D对爆破震动作用下采空区的稳定性进行了数值分析。根据现场实测数据,选取了2条不同的实测速度时程曲线作为爆破震动输入,分别进行了静力和动力计算。分析结果表明:(1)采空区开挖后,最大位移量为4.75mm;(2)施加爆破动载荷后,最大位移量增至5.47mm,增幅与爆破震动速度成正比;(3)围岩位移分布的变化受震动波形的影响。爆破震动作用下围岩应力场发生二次重分布,塑性区分布面积明显扩大,采空区右上方露天边坡脚亦受到影响。分析结果与实际观测结果相吻合,并给出了避免爆破震动诱发采空区失稳塌陷的几条建议。