摘要：合肥地铁1号线盾构隧道下穿南淝河,施工中存在安全风险。运用FLAC3D进行了隧道盾构开挖过程的模拟,基于破坏接近度(FAI)对盾构隧道开挖过程中的岩土体稳定性进行分析。通过破坏接近度指标能够全面直观地评价隧道周围各区域岩土体的稳定性程度,定量给出损伤区和扰动区的范围。数值模拟结果表明:盾构开挖使隧道周边土体孔隙、水压力较初始值显著降低,导致了隧洞周边水力坡降增大,进而使地下水向隧洞拱顶及两侧流动,这些部位有发生涌水的可能;盾构开挖过程中,岩土体渗流场产生的渗流作用力对应力场分布产生较大的影响,在流固耦合条件下,隧洞周边岩土体FAI显著增大,部分区域已进入损伤区;在掌子面推进的过程中,当掌子面在分析断面前后2个开挖步数范围内时,断面的破坏接近度的分布变化明显,表明该范围内土体稳定状态受开挖扰动影响显著。研究盾构开挖过程中的破坏接近度分布及演化规律对施工中采取相应施工措施具有重要的指导意义。

摘要：为了优化路面结构设计,合理匹配路面结构层,提出了基于破坏接近度的路面结构平衡优化设计方法。结合某等级路路面结构和受力特点,构建了三维模型,采用Abaqus有限元分析软件,对道路路面结构在车辆荷载作用下的位移、应力、应变和塑性响应进行了分析,并计算了路面各结构层、路基处治层的破坏接近度,对比分析了破坏接近度与疲劳寿命预估、层间刚度比。结果表明基于破坏接近度的路面结构平衡优化设计方法能够很好地反映荷载作用下路面结构的平衡性。

摘要：为探究深基坑在开挖过程中的变形与破坏规律,并实现对基坑安全性的定量评估,采用FLAC3D数值模拟软件,结合破坏接近度理论,对基坑开挖过程中土体应力状态进行系统分析,精确量化基坑周边土体的损伤程度及其影响范围。研究结果表明:基坑围护结构的变形呈现出明显的“两端较小、中部较大”的特点;而地表沉降则表现为典型的“凹槽”形态;利用破坏接近度指标可以直观地反映岩土体在施工期间的破坏进程及发展趋势,区分不同区域受到的影响程度。研究结论为量化分析基坑施工风险提供理论参考。

摘要：为更好地揭示和表征含瓦斯煤岩体在施工中的损伤程度和破损空间形态,在围岩破坏接近度理论的基础上,推导了含瓦斯煤岩破坏接近度表达式,并开展了含瓦斯煤岩体单轴压缩数值试验;同时对单轴式样的破坏接近度进行三维重构研究,获得了破损空间形态三维图。研究结果表明:含瓦斯煤岩体破坏接近度定量揭示了弹性区的三维应力集中程度和破坏区的破损程度及其演化规律,三维重构技术直观展示了含瓦斯煤岩体的破损空间形态,可为含瓦斯煤岩体工程的设计与施工方案的动态优化提供依据。

摘要：围岩稳定性评价是地下洞室施工中的重要研究课题。针对传统数值模型研究中的塑性区表达方面的不足,提出了破坏接近度的概念,以朝阳调水工程引水隧洞3#施工支洞软岩洞段的围岩稳定性进行数值模拟研究。结论显示,通过破坏接近度云图可以发现围岩的薄弱区,进而对可能发生破坏的区域进行预估,为输水隧洞的开挖与围岩支护方案选择和参数设计提供依据。

摘要：为了研究储气库注采过程中井壁的稳定性,合理评价井壁危险程度或损伤程度,提出了基于破坏接近度的储气库井壁稳定性分析方法。结合H储气库的地质条件及注采参数,构建了三维模型,采用Abaqus有限元分析软件,计算了H储气库典型井在注采作用下井壁的破坏接近度,并考察注气温度、注气压力、地应力不均匀系数、套管水泥环刚度及围岩参数对井壁稳定性的影响。研究结果表明:①通过对比塑性区及破坏接近度等值云图,表明破坏接近度理论在储气库井壁稳定性分析中是可行且合理的;②破坏接近度不仅可以定性地给出井壁围岩的弹性区、塑性区及破坏区,也能定量地反映井壁未屈服区域的危险程度或屈服区域的损伤程度;③注采周期内采气阶段稳定性略小于注气及关井阶段,地应力不均匀系数和围岩参数对井壁稳定性影响最大,套管水泥环影响次之,注气温度会产生一定影响,在一定压差范围内注采压差对井壁稳定性影响较小。④在保持经济性下提高注气温度对于保护井壁围岩稳定是有益的,地应力不均匀系数的提升、套管水泥环刚度的降低、地层参数的降低对于保护井壁围岩稳定是不利的。本文提出了在经济性的前提下提高注气温度以保护井壁围岩稳定的建议。同时,指出了地应力不均匀系数的提升、套管水泥环刚度的降低以及地层参数的降低对井壁稳定性的潜在不利影响。这些发现对于储气库的工程设计和安全管理具有重要的指导意义。

摘要：针对全断面隧道掘进机(TBM)开挖过程掌子面岩体软硬交替变化的特点,以兰州水源地建设工程为背景,采用模型试验与数值模拟方法研究了复合地层TBM开挖过程隧洞围岩的动态响应规律。通过开展相似配比试验配制了不同围岩强度比的复合地层岩体相似材料,运用光纤光栅技术全程捕捉了隧洞开挖过程复合地层应变演化规律,并分析了隧洞围岩的宏观破裂形态。模型试验结果表明:TBM推进过程中复合地层应变变化规律体现了掌子面推进的空间效应,软岩部分应变要大于硬岩部分应变,且随着开挖步数的增加两种岩层应变差值越大;隧洞内岩体完全挖除后,围岩宏观破裂形态表明因复合地层岩体物理力学性质的差异,上覆软岩变形破坏较为严重,破裂和变形较为显著,在软、硬岩层交界面出现"变形不协调"现象。选取工程沿线某洞段的地质力学参数,基于破坏接近度(FAI)指标评价了隧洞开挖过程中复合地层围岩的稳定性,数值结果表明:开挖过程软岩中FAI变化较为明显,塑性区和破坏区分布范围更广,而下部硬岩受开挖扰动影响较小,只有拱底小范围岩体进入破坏状态。模型试验和数值结果均说明交替变化的掌子面岩体在开挖过程中其围岩在变形破坏等规律方面存在明显差异,因此,TBM在复合地层施工可采取重点部位监测预警、提前采取相应措施等手段,减少或避免卡机事故的发生。该研究成果对于指导复合地层TBM施工具有一定的借鉴和指导意义。

摘要：硬脆性围岩在开挖完成后,其强度在高应力的影响下具有明显的时间效应,这导致围岩开挖损伤区的发展也呈现出与时间相关的特征。在岩石强度时效性演化模型的基础上,以锦屏二级水电站试验洞钻孔摄像、声波、变形监测等开挖损伤区实测结果为目标函数,采用正交设计方法、最小二乘支持向量机模型、粒子群优化算法等方法,建立了考虑时间效应的LSSVM-PSO智能反演分析方法,并以锦屏二级水电站试验洞为例,研究了开挖完成后的25 d里,围岩强度在高地应力条件下的时效性演化特征,进而获得这一时段内开挖损伤区扩展过程。研究结果表明:(1)高应力地区,隧洞开挖后,围岩损伤区的主要扩展方向受地应力控制,且最大扩展方向为最小主应力方向,且破坏区(破坏接近度FAI≥2)也集中于该方向;(2)开挖损伤区面积随时间近似呈S形曲线变化,表明开挖损伤区初始发展较为缓慢,随着时间推移呈现线性增加的趋势,最后又逐渐趋于稳定;(3)开挖后第3~10 d为开挖损伤区快速增长阶段。该研究成果对高应力地区硬脆性围岩开挖损伤区时效性演化研究具有指导意义。

摘要：将岩体破坏接近度指标(FAI)引入隧道支护设计,明确了围岩临界支护时机判别准则.基于有限差分数值计算程序,合理考虑岩体峰后应变软化特性,建立了一种隧道最优支护时机确定方法.通过算例分析,定量探讨了表征支护时机的重要参数,从工程角度阐释了支护时机的本质意义.结果表明:岩体地质强度指标GSI由75减小至25时,支护时机提前8.32 m;岩石材料常数mi由20减小至10时,支护时机提前5.85 m;岩石单轴抗压强度σci由80 MPa减小至40 MPa时,支护时机提前3.74 m;工程扰动参数D由0增加至0.8时,支护时机提前7.44 m.将建立方法在玉渡山隧道工程中进行应用,计算出研究区段的支护时机为3.3 m,经现场监测表明该方法有效、可行.该研究成果可为隧道支护体系的量化设计提供参考.

摘要：氡气是地下空间开发利用中的有害气体,同时对深地暗物质试验有重要影响,研究地下工程开挖过程中氡释放规律是科学解决氡污染问题的基础。采用自主设计的岩石三轴压缩氡释放试验系统,开展大理岩不同围压下三轴压缩破裂试验与氡释放量的测试,研究大理岩破裂模式对氡释放规律的影响,并讨论岩石破坏接近度(FAI)与累积氡浓度的相关性。试验结果表明,大理岩在不同加载阶段的氡释放量具有显著差异,总体上呈现先增加后回落再大幅增加至峰值释放量,最后跌落至稳定水平的规律。初始氡浓度随着围压的升高逐渐升高,而峰值氡浓度随着围压的升高呈现逐渐下降的趋势,与不同围压下岩石的破坏模式相关。通过对试验结果分析,得到岩石破坏接近度与累积氡浓度具有明显的相关性,可通过破坏接近度预测累积氡浓度的变化趋势。岩石氡释放规律的揭示对现场排氡/隔氡设计具有重要指导意义。