水下长隧道最小安全顶板厚度研究

根据轴线地质剖面和隧道轴线布置图,对某拟建中水下公路隧道最小安全顶板厚度的确定进行了研究,通过比较得出最合理的最小安全顶板厚度,对同类工程有很大的参考价值。     

基于抗崩解特性的全风化花岗岩地层注浆参数设计方法

全风化花岗岩遇水极易崩解破坏,受工程扰动后常诱发突水突泥等地质灾害。为实现全风化花岗岩地层注浆加固参数的有效设计,基于响应面试验设计方法,通过注浆模拟试验获得注浆压力、全风化花岗岩初始含水率、黏土含量3因素对注浆后全风化花岗岩土体抗崩解特性及抗压强度的作用规律,并获得三者与抗崩解特性、抗压强度的拟合方程。结果表明:注浆压力、初始含水率、黏土含量对抗崩解特性及抗压强度影响程度大小顺序分别为注浆压力初始含水率黏土含量和注浆压力黏土含量初始含水率,其中注浆压力与注浆加固效果成正相关关系,但当注浆压力达到1.5 MPa时,抗崩解特性及抗压强度增幅减小;注浆加固效果随初始含水率和黏土含量的升高均呈先升高后降低的趋势,其中最佳含水率为16%,最佳黏土含量为24%。通过分析注浆压力、全风化花岗岩初始含水率及黏土含量三者之间的交互作用,提出全风化花岗岩地层注浆参数设计方法,根据初始含水率及黏土含量将全风化花岗岩分为低压注浆区(0.5～1.0 MPa)、中压注浆区(1.0～2.0 MPa)和高压注浆区(2.0～3.0 MPa)。通过现场工程验证,研究成果可用于指导该地层注浆加固参数设计,对全风化花岗岩及类似地层的注浆加固治理具有指导意义。     

济南城市防洪汛情预警等级判定方法

结合现有的城市防洪汛情预警等级判定方法,利用多元线性回归预测模型,提出了一种能够考虑多种影响因子共同作用下的城市防洪汛情预警等级判定模型,该模型对各相关因子的相关性比较高。利用济南市典型降雨数据对该模型进行了检验,结果表明:该模型回归效果良好,可以用于济南城市防洪汛情预警等级的判定。     

基于岩体极限平衡理论的煤层底板突水危险性预测

基于岩体极限平衡理论,研究了完整近水平煤层底板突水力学机制。综合考虑底板隔水层厚度、工作面斜长及隔水层岩性组合特征,推导出了底板突水极限水压值计算公式。以保德煤矿为例,将突水极限水压值法运用到保德煤矿13＃煤底板突水危险性预测中。通过与传统突水系数法对比分析,阐明了突水极限水压值法的优越性:突水极限水压值法改进了传统突水系数法,可更有效地进行工作面斜长较大时的底板突水危险性预测。     

非饱和粉土回弹模量的应力依赖性与水敏感性耦合分析

为了研究路基内部应力状态和含水率变化对回弹模量的影响,建立了路基土回弹模量的预估模型。根据室内三轴重复加载试验结果,研究了应力依赖性控制指标的选择,结果表明:体应力变化时,回弹模量不具有单调变化的规律,所以不宜作为应力依赖性的控制指标;而利用围压和偏应力作为控制指标时则能全面的反映回弹模量的变化规律。根据土水特征曲线,利用基质吸力表征含水率的影响,构建应力依赖性和水敏感性的耦合模型,并通过试验结果的拟合验证,发现该模型能够较好地反映回弹模量随应力水平和含水率变化的规律。     

数值流形方法的数学推导及其应用

以往的数值流形方法都是以最小势能原理或变分原理为基础来建立求解方程的。但在实际工程中科技人员所遇到的有些实际问题,其控制方程所对应的泛函往往是难以找到的,在这些情况下就无法应用变分方法来建立数值流形方法的求解方程,而必须寻找较为一般的方法来推导数值流形方法的求解方程。因此,研究了如何从加权残数法出发建立数值流形方法的求解方程。在此过程中,通过建立弹性力学方程的数值流形方法,可以看出,通过选取适当的权函数,该方法最终的求解方程将转化为以最小势能原理或以变分原理为基础的离散形式。为了说明方法的有效性,求解了岩石试件中含单裂隙双边受拉的问题,并给出了裂隙尖端的应力强度因子和应力场的变化关系。     

含不连续面巷道的动力破坏过程数值分析

利用新近开发的动态版岩石破裂过程分析系统RFPA2D模拟了动力扰动下含不连续面巷道的破坏过程,从细观角度分析了不同宽度不连续面的岩石巷道在动力扰动下破坏的规律,并和未含不连续面巷道结构的相应情况进行比较,探讨了含不连续面巷道结构在动载荷作用下的力学特性,结果表明不连续面对应力波衰减作用明显,对巷道的稳定与破坏影响较大.     

TSP超前地质预报地震波反射特性研究

深埋隧道工程地质和水文地质条件复杂多变,盲目施工常会造成突水、突泥(涌砂)和塌方等安全事故,深入细致的超前地质预报工作是隧道信息化设计和施工的重要依据之一.以高风险岩溶隧道沪蓉西高速齐岳山隧道为工程背景,结合地震波传播理论和TSP超前地质预报实践,研究了岩溶隧道内断层破碎带,泥夹石充填型、软弱夹泥充填型、地下水充填型和无充填型溶洞,以及富水岩层的地震波反射特性;提出了以深度偏移为主要依据,并结合反射层图、反射事件表、纵横波速和岩体物性参数分析的预报方法,该方法可以有效提高TSP对断层破碎带、溶洞、和地下水的超前地质预报效果,对类似工程具有一定的借鉴意义.     

矿用U型约束混凝土拱架轴压短柱试验研究及应用

为明确最新研发的矿用U型约束混凝土拱架的基本力学性能,设计了U型约束混凝土(UCC)短柱轴压试验方案,从变形破坏形态、荷载-应变曲线、极限承载力及声发射响应特征等方面,分析了其受力性能和变形破坏特性,同时研究了核心混凝土破裂机理。结果表明:UCC短柱呈现整体塑性失稳的破坏形态,对应的N-ε曲线为上升→平缓上升的4阶段形式;UCC短柱具有较好的延性和后期承载能力,极限承载力提高127%~196%,经济性得到提高;声发射活动先后经历了孕育期到消寂期4个阶段。分析得到了每个时期约束混凝土短柱的受力、变形、破坏行为及机理。现场应用效果显示,U型约束混凝土拱架为深部、软岩巷道提供了新型有效的支护形式,控制效果明显优于常规U型钢拱架。     

不同倾角贯穿节理类岩石试件峰后变形破坏试验研究

用微机控制高刚度伺服试验机,开展预制贯穿节理类岩石试件的单轴压缩试验,系统研究贯穿节理类岩石试件峰后应力-应变曲线、破坏形式、峰后残余强度、峰后视泊松比等与裂隙倾角之间的关系。试验发现：(1)节理倾角为15°时,峰后的应力-应变曲线和完整试件的基本相同,当节理倾角为30°,40°,50°,60°时,峰后应力-应变曲线与完整试件的差别很大;(2)峰值强度随着节理倾角的增大而减小,峰后的残余强度也大致上随节理倾角增大而减小;(3)随着节理倾角的增大,含节理试件的泊松比也随之增大,而峰值强度后破坏阶段的视泊松比则随之变小;(4)试件峰后破坏模式随节理倾角的变化而不同,在倾角为15°时为劈裂破坏,倾角为50°,60°时为剪切破坏,倾角为30°,40°时为劈裂和剪切破坏的混合模式。研究成果可以反映含单组全贯穿节理类岩石材料的加载破坏峰后力学和变形破坏特性。