岩体隧道拱顶稳定性数值分析

岩体隧道的侧压力系数是评价围岩拱顶稳定性的重要参数。该文结合工程实例,运用有限差分软件FLAC3D建立隧道数值模型,对11种侧压力系数作用下直墙圆拱隧道拱顶的稳定性进行数值模拟,分析围岩的侧压力系数λ∈[0,1]变化过程中拱顶岩体的应力场与位移场的变化规律。结果表明,当侧压力系数λ0.15时,拱顶围岩的最大主应力和最小主应力都是拉应力;当0.15λ0.38时,拱顶围岩的最大主应力为压应力而最小主应力为拉应力;当λ0.38时,拱顶围岩的最大主应力和最小主应力都是压应力。围岩的侧压力系数λ由0~1变化时,拱顶围岩分别经历了双向受拉,拉压共存和双向受压3种状态,拱顶最终沉降值随着围岩的侧压力系数λ的增大而减小。     

岩体隧道三维建模及围岩非连续变形动态分析

结合东北地区某隧道工程,根据获取到的隧道工程岩体结构现场原始数据,应用自主开发的GeoSMA-3D系统,基于简单块体模型间相互组合构建复杂岩体模型的原理,采用不连续面网络图模拟真实岩体的几何特征,对隧道围岩的岩体结构面进行三维空间模拟,建立了该岩体隧道工程三维数值模型,并采用一种基于网格划分的块体识别方法,获得结构面划分岩体得到的所有块体。将所建立的三维数值模型选取其中某一典型断面的数据信息,导入二维非连续分析程序DDA针对二维平面内的应力及位移进行计算分析,对隧道围岩的破坏过程进行动态分析,得到的动态位移图和模拟结果对隧道工程超前预报、开挖支护具有一定的借鉴意义。     

岩体非贯通结构面的岩桥贯通准则研究

传统的块体理论分析方法未考虑到非贯通结构面在施工扰动作用下可能出现连通的问题,导致搜索出的关键块体不够精准和全面。如何判断非贯通结构面是否应该连通成为了块体理论研究的一个重要课题。采用数值模拟方法计算岩体试样的贯通强度与峰值强度,并引入贯通系数变量描述贯通强度与峰值强度的比值变化。将贯通强度作为判断岩桥贯通与否的衡量指标,定量分析贯通强度与岩桥倾角、结构面摩擦系数、围压、连通率和结构面倾角之间的函数关系,即含两条非贯通结构面岩体的岩桥贯通准则。该准则可以准确判断含两条非贯通结构面岩体的岩桥是否应该连通。基于岩桥贯通准则的块体理论能够准确搜索出因岩体内部结构面扩展贯通而滑移的关键块体,使得搜索出的关键块体更加全面,更好的分析工程的稳定性。     

隧道掌子面节理信息快速数字识别及稳定性分析

岩体隧道开挖过程中所获得的节理相关信息的迅速程度、准确程度将直接影响到工程的安全性。借助于三维岩体不接触测量技术,快速获取一系列真实描述岩体宏观结构的数字图像,提取节理几何形态空间分布信息,在此基础上利用自行开发研制的岩体模型空间分析系统 GeoSMA-3D ,快速识别关键块体;并运用三维离散元程序 3DEC 及其内嵌 FISH 语言建立模型,将两者的优势结合起来。研究工作面推进过程中岩体的运动形式和垮落形态,记录并且分析开挖推进过程岩体变形塌落全过程,最后尝试将数值计算结果来反馈分析指导施工。     

含非贯通结构面岩体强度损伤规律研究

文章基于前期对含共面结构面岩体强度损伤研究的基础上,进一步分析含非贯通结构面岩体强度损伤的规律。采用数值模拟的方法计算不同方案情况下61个试样的峰值强度,分析岩桥倾角、结构面摩擦系数、围压、连通率和结构面倾角对损伤系数的影响,给出它们之间的函数关系,推导计算含非贯通结构面岩体的强度损伤经验公式。利用该公式能够准确的判断岩体强度的损伤程度,更好的评价岩体工程的稳定性。     

基于数字摄像测量的开挖空间模型及不稳块体的快速识别

开挖空间模型构建和不稳块体识别是岩体稳定性研究中非常重要的基础性研究课题.采用数字摄像测量技术可快速获取现场围岩结构面信息,建立围岩开挖空间模型.在此基础上,提出一种新的块体识别方法,即将岩体划分为小的块体单元,然后依次添加结构面,对块体单元进行切割,最后去除网格合并块体单元形成形态复杂的空间块体模型.运用该识别方法对丹东-大连高速公路隧道工程的不稳块体进行快速识别,结果显示:该方法具有较强的通用性和可靠性,有助于岩体隧洞开挖过程中超前预报和加固方案的优化.     

裂隙岩体隧道施工关键块体识别数值方法

基于块体理论及相关文献,在拓展"有向性"原理基础上提出裂隙岩体隧道施工诱发关键块体识别三维数值方法.通过三维结构面网络模拟、结构面交线及封闭回路分析、块体搜索、三维数值模拟滑落等过程,形成全空间块体拓扑搜索的三维数值方法.算例分析及正确性检验结果表明,该方法可以对众多结构面切割下,形成的数量多、形态异常复杂的块体(包括凹形体)进行正确有效搜索,显示该方法具有较强的通用性和可靠性.     

沈阳五爱隧道施工诱发地表沉降数值模拟分析

浅埋暗挖隧道施工引起的地层损失所导致的地表沉降预测和控制,是隧道工程领域重要的研究课题之一.作者以沈阳五爱隧道工程为例,运用有限差分软件FLAC3D建立三维数值模型,对比分析数值计算值与实测值,以及隧道埋深对地表沉降量的影响.研究表明:数值模拟计算的地表沉降量和现场实测值基本吻合,验证了所选取的土体计算参数、本构模型和边界条件的正确性.隧道埋深对隧施工的地表沉降影响较大.同时,得到了一些对其他类似工程地表沉降预测及控制的有益结论.     

基于流固耦合理论的隧道涌水量预测

涌水量是富水位隧道设计和施工的一个重要参数.结合大伙房水库输水工程的实际地勘资料,建立与实际相符合的三维涌水量数值模型,运用流固耦合理论对该工程进行数值模拟分析.同时,利用FLAC3D内置的FISH函数编程计算出了15+720～15+797工程段的最大涌水量和经常涌水量.计算结果表明:断层带施工前方水流流速较大,易发生涌水灾害;预测出的涌水量与现场实测值比较吻合,具有很好的参考价值.因此,施工过程中要加强前方地下水的探测,及时采取注浆止水措施,以防涌水事故的发生.