摘要：结合隧址地质特征,运用有限元数值分析方法,对比分析了北固山隧道出口段在采用不同开挖工法条件下围岩和支护结构受力与变形规律的差异,同时结合施工工序和工程特点对不同开挖方法的选取进行了分析比选,最后得出了北固山隧道出口段采用弧形导洞预留核心土法开挖是符合隧道设计规范、又满足围岩及支护稳定性要求的施工方案,且施工工艺简易,经济。研究成果将对同类地质条件下隧道的设计和施工具有指导意义。

摘要：研制以石蜡为胶结剂的憎水型流耦合相似材料,制作由高强PVC板和型钢组成的试验架,开发光纤监测系统和渗流量计量器,在此基础上以青岛胶州湾隧道为工程背景开展流固耦合相似材料试验。根据海水深度、开挖面积和覆盖层厚度等条件的不同,进行20种工况的试验,记录涌水量和9个关键点的位移、应力及渗透压力等多元信息。研究结果表明:拱顶以上约15 m岩层内开挖卸载效应明显,在施工中应注意加强支护和监控量测;海底段施工时宜采取有效的注浆加固措施;选择水深较小的线路有利于保证隧道的渗透稳定性;设计者应尽量增加隧道空间利用率,减小开挖面积。

摘要：通过分析目前对海底隧道涌水量预测中使用的经验解析法和数值模拟法的局限性,采用模型试验的方法,基于相似理论,结合青岛胶州湾海底隧道水文地质和工程地质情况,以其右线的一个断面为模型,根据围岩渗透系数、黏聚力以及摩擦角配置了相似材料,并制作了海底隧道模型架和涌水量测量装置,同时在开挖过程中对位移、应力和渗压进行了监测。监测数据表明,本模型试验能较好的模拟海底隧道的实际开挖情况,试验所得涌水量与现场实测数据结果非常接近。通过解析解、数值解及试验观测值的对比表明,本试验在海底隧道涌水量预测方面具有较好的实用性,对指导防排水设计及施工实践有一定的参考价值。

摘要：围岩松动圈支护理论是在研究巷道围岩物理和力学状态的过程中发展起来的一种实用性岩层控制理论,近30年来在围岩松动圈支护对象与围岩分类、大松动圈围岩控制理论与技术、松动圈测试技术等方面取得长足的进步,深部巷道围岩控制的核心是确定支护对象并形成支护-围岩稳定结构,围岩的破裂膨胀及破裂后块体非连续变形构成的形变压力是巷道支护的对象。巷道围岩松动圈分类是建立围岩稳定性评价方法的核心内容,旨在正确评价围岩的支护难易程度、确定主要支护对象、优化支护参数和提出合理的施工工艺,为此形成深部大松动圈围岩综合指标分类法。深部巷道松动圈支护技术开发出被动支护、主动支护、改性加固技术、应力转移技术、联合支护等5大类围岩控制技术;形成以锚杆(索)为主体支护的多种支护方式并存的巷道支护体系,解决了大量巷道支护难题。巷道围岩松动圈厚度值可通过理论分析、相似材料模型试验、数值模拟、现场实测及智能预测方法获得;开展深部巷道围岩松动圈现场实测,可在理论与试验方面不作任何假设,能得到准确可靠的数据。探讨分析围岩松动圈测试与深部巷道大松动圈围岩支护中存在的技术难题及应对措施,可为深部巷道支护设计研究提供借鉴思路。

摘要：无限大平面弹性体中单个圆孔孔边应力集中问题的经典解已经得到了广泛应用,但是半平面体边界附近含圆孔问题的弹性分析至今仍不完善。该文借助Verruijt提供的共形映射函数,把含圆孔半无限平面映射为单位圆环域;然后将像平面上的解析复位势展成Laurent级数,利用Muskhelishvili的复变函数解法,基于地表、洞周的边界条件和级数展开式在圆环域上的收敛性确定展开式中的系数;进而求得该问题在地表一般线性荷载条件下的应力场和位移场。最后,给出了一个地铁隧道算例的围岩应力、位移结果,并分析了其受力变形特点。

摘要：为探究化学腐蚀后灰岩的动态拉伸力学特性,本次试验配制了pH=3的NaCl和KHSO_4混合溶液对灰岩试样进行不同时间的腐蚀(腐蚀时间分别为30,60,90,120和150 d)。通过核磁共振测试获得腐蚀后试样的T2谱图及孔隙率,并利用分离式霍普金斯压杆对腐蚀后灰岩试样进行动态拉伸试验,最后得到了灰岩动态拉伸强度以及能量耗散等随腐蚀损伤度的变化规律。此外,借助扫描电镜和X射线荧光光谱分析获得各腐蚀阶段试样的SEM图像和矿物成分含量。结果表明:随腐蚀时间增加,灰岩孔隙率从自然状态下0.32%增大到5.32%(150d),腐蚀损伤度同步增大;动态抗拉强度劣化程度为32.52%,并可根据下降速率区分为2个阶段;耗散能和透射能分别展现出两阶段减小变化趋势,表现出明显的损伤度相关性;化学腐蚀后灰岩的破坏模式由典型的劈裂破坏向拉剪混合、剪切破坏过渡,直至粉末块状破坏。宏观力学性质与试样内部微观结构损伤有着密不可分的关联性,研究结果可为地下工程的设计施工提供借鉴。

摘要：主井箕斗装载硐室处于矿井的咽喉部位,设计断面大、受力复杂、服务于矿井全周期,箕斗装载硐室是否稳定直接影响着整个煤矿的生产运营。采用ANSYS建立箕斗装载硐室的三维地质力学模型,基于FLAC3D模拟分析开挖与支护条件下箕斗装载硐室围岩位移场和塑性区的演化规律,确定锚杆(索)合理的间排距。基于新奥法思想,采用锚杆(索)测力计、压力盒和钢筋计等传感器对深部特大型箕斗装载硐室支护结构的受力状态进行动态监测,初步揭示锚杆(索)轴力、围岩压力(初期支护与二衬间的接触应力)、二衬钢筋受力随时间的演化规律,分析支护结构的工作状态和发展规律,评价现有支护技术方案的支护效果,为进一步优化支护设计奠定基础。监测结果表明,支护结构的受力数值均在安全范围内,尤其是钢筋混凝土衬砌结构的受力状态良好,结构安全可靠,起到了安全承载储备作用;所采用的“锚网索喷初次支护+钢筋混凝土衬砌二次支护”联合支护技术方案,保证了深埋大断面硐室的稳定及使用安全。

摘要：将有限元强度折减法应用到高地应力下巷道的稳定性评价。选用矩形、直墙半圆拱形、直墙半圆拱加反拱形、马蹄形及圆形等5种巷道常用断面开展计算研究。就上述5种典型断面,利用有限元分析软件ANSYS12.0分析了岩土体折减系数对巷道代表点的位移及围岩塑性区的发展的影响,再现了巷道断面岩土体变形发展过程。通过观察围岩塑性区的发展和巷道控制点的位移突变,求得各断面形状的安全系数并找出其潜在破坏面。根据安全系数的大小和破坏面的位置,能够评定巷道断面设计的合理性,并对施工工艺和支护参数提出改进建议。

摘要：利用MTS 815电液伺服岩石实验系统进行上限应力为80%、85%、90%、95%单轴抗压强度的大理岩单轴压缩循环加卸载实验,每种上限应力条件分别设置20、40、60、80次循环。再利用分离式Hopkinson压杆对损伤岩样进行动力学实验。分析了循环加卸载上限应力及循环次数对大理岩塑性应变的影响,揭示了大理岩动态力学参数和破碎吸收能随损伤变量的演化规律。实验结果表明:塑性应变与循环次数呈正相关,且上限应力越大,塑性应变趋于稳定所需的循环次数也会增大;动态单轴抗压强度、动态弹性模量随损伤变量增加呈指数衰减;破碎吸能占比以损伤变量D=0.343为临界点分为两个阶段,D0.343时破碎吸能占比随损伤变量增加不断增大。研究结果可为岩体工程的设计、施工及支护参数的选取提供参考。

摘要：深埋地下工程往往面临着高地应力环境,在研究平顶山矿区区域地质构造演化规律的基础上,通过搜集平顶山矿区多组深部岩体地应力实测资料,得出矿区范围内地应力场的分布规律。按平顶山矿区地应力场类型和分布特点对其进行空间区划,将整个矿区划分为三部分,分别为西南部I区(自重应力场为主)、中部II区(构造应力场为主,水平构造应力影响微弱)和东部III区(构造应力场为主,且水平构造应力影响显著),并对每个分区的地应力分布特征及与地质构造的关系进行深入研究。为验证空间区划结果的科学性和合理性,采用空心包体应力解除法对9个测点进行现场地应力测试,结果表明:现场实测结果与空间区划结果具有较好的一致性。研究结果可为平顶山矿区井田开拓、巷道布置与支护设计等工程实践提供可靠的基础参数,提高工程设计的科学性、合理性与可靠性。