摘要：为了获得非均匀荷载作用下圆形水平冻结壁与围岩的应力-位移场分布规律,考虑冻结壁与围岩相互作用及开挖卸荷作用,建立了符合实际施工情况的水平冻结壁弹性力学模型。利用复变函数方法,推导出弹性冻结壁与围岩的应力和位移解析解;讨论了基于Tresca和Mises准则的冻结壁厚度设计方法。结果表明:弹性模量比(β)、冻结壁外内径比(ξ)和侧压力系数(λ)对冻结壁与围岩的应力和位移变化影响显著;冻结壁内外缘环向应力差及45°方向最大剪应力与β正相关;β与ξ交互影响冻结壁应力和位移,β越大,ξ影响越显著,ξ>2.4后,β、ξ影响均不显著;0.4<λ<2.4时,冻结壁处于完全受压状态;β越大,围岩作用越弱,冻结壁厚度设计越大,Mises准则条件下冻结壁设计厚度比Tresca准则下小。

摘要：研究相关因素对巷道/隧道围岩变形及破裂形态特征的影响作用,可以为巷道/隧道的支护设计提供理论支撑。在课题组已成功构建的围岩试件开挖卸荷模型试验系统基础上,对水泥砂浆围岩试件进行不同初始围压下不同卸荷速率的系列试验。试验结果表明:(1)开挖卸荷对围岩变形及破坏的影响不仅存在于卸荷阶段,卸荷效应会在卸荷结束之后继续对巷道围岩产生影响,并且随着初始围压的增大,对卸荷后围岩变形的影响更为明显。(2)卸荷阶段的切向、轴向应变率均呈现先增大后逐渐减小的变化趋势。快速卸荷应变率峰值出现较早,慢速卸荷应变率峰值出现较晚。(3)初始围压相同时,卸荷速度增大,卸荷阶段应变率加快,变形总量越小。卸荷速度相同时,初始围压增大,卸荷阶段应变率加快,变形总量越大。(4)慢速卸荷破坏时,试件外壁完整,内壁上靠近底端出现片状剥落;快速卸荷破坏时,试件外壁上出现环状贯通裂隙伴随少量竖向微裂隙,内径缩减明显,内壁上出现岩块掉落现象。试验结果有利于进一步研究其他相关因素对围岩变形及破裂形态的影响机制。

摘要：为提高土压平衡盾构施工过程中的风险管控力度,增加盾构施工参数控制的精细化程度,做到盾构施工参数异常自动预警,设计并研发一种基于 B / S构架的盾构施工风险监控系统。首先,对土压平衡盾构施工过程中的安全风险管控需求进行总结,建立系统的基本构架,确定系统的基本功能;其次,对盾构施工参数自动预警进行研究,提出参数预警的判断准则及判断方法,并将参数预警整合于盾构风险监控系统中,实现施工参数的自动预警;最后,通过缜密的算法及合理的界面设计完成风险监控系统的研发。系统的主要功能包括:盾构参数监控、参数分析、参数预警、风险管控、施工管理等。

摘要：建立了受全水压作用直墙半圆拱斜井井壁模型,首先利用混合罚函数方法计算出不规则井壁的映射函数方程;其次利用复变函数理论,推导出井壁弹性近似解析解,并分析了无量纲化水压、井壁设计参数等因素对井壁应力和位移分布的影响;最后结合全组合方案设计给出了井壁底板曲率半径与侧墙高度比值合理取值范围.分析表明:映射函数式中ξ^(-n)系数n=4时可获得精度较高的映射效果;水压、井壁厚度、侧墙高度和底板曲率半径均对井壁受力有显著影响;侧墙高度h_0>0.8时,拱顶开始向井外变形;底板曲率半径r_(d0)<1.4后,底板全部转为受压状态;在现有井壁形状条件下,当r_(d0)/h_0=2.3~2.5且h_0<0.8时,井壁侧墙高度和底板曲率半径设计最优.

摘要：煤矿高强度开采易引起地表沉陷和地裂缝等灾害,损伤地表生态,甚至诱发遗煤自燃,威胁煤矿安全生产。西部矿区土地荒漠化严重,部分矿区地表覆盖风积沙,地表采动裂缝易被风积沙掩盖,常规监测方法难于识别采动地表浅层隐蔽裂缝。为探究采动地表浅层隐蔽裂缝识别的可行性,提出了基于无人机红外识别采动地表浅层隐蔽裂缝的方法。以神东矿区大柳塔煤矿52605工作面为工程背景,对工作面上方一地表采动裂缝设计不同埋深的隐蔽裂缝并于夜间进行连续监测,获取了不同时刻的红外图像,并对不同时刻红外图像中隐蔽裂缝、风积沙、植被的温度信息进行了提取和分析。研究结果表明:基于无人机搭载红外相机可有效识别采动地表浅层隐蔽裂缝且不同时刻可识别的埋深不同,隐蔽裂缝与周围地物温差越大,其越易于被识别。隐蔽裂缝温度在采动裂缝导热和环境温度共同作用下不同于周边地物的温度,且与埋深相关性较强。该研究条件下,21:00 pm至5:00 am,隐蔽裂缝温度、地表采动裂缝温度、风积沙温度、植被温度不断下降。1:00 am至5:00 am期间,不同埋深隐蔽裂缝与风积沙的绝对温差均≥1.2℃、与植被的绝对温差均≥2.1℃,绝对温差较大,此期间易于识别隐蔽裂缝。而21:00 pm时,埋深15,20,30 cm隐蔽裂缝与风积沙的绝对温差分别为0.8,0.6,0.8℃;23:00 pm时,埋深20 cm隐蔽裂缝与风积沙的绝对温差为0.7℃,温差绝对值相对较小;因此,21:00 pm,23:00 pm时上述埋深的隐蔽裂缝难于识别。

摘要：以木寨岭公路隧道为研究工程背景,木寨岭隧道是全线地质条件最差的隧道,其复杂性主要表现为:断层构造作用强烈、地应力高、隧道埋深较大、地下水发育等。隧道原支护设计下,出现了初支开裂、拱架破坏和围岩渗水等状况。经NPR锚网索支护策略施作,大变形支护控制效果显著,最大变形量为240 mm。为降低工程造价,提高施作效率,对NPR锚网索行间距进行优化设计,利用Flac3D内嵌的fish语言,建立具有高恒阻大变形的NPR锚索结构单元,对不同优化方案进行数值模拟,对比分析各种方案下模拟得出的各项正应力、剪应力及变形云图,再进行现场试验,将现场试验结果与数值解进行对比分析,认为小进尺开挖加NPR锚网索支护体系可能对松动圈产生影响,提出NPR锚网索支护设计的优化方向,为二次优化奠定理论和实践基础,同时该技术也为川藏铁路的实施奠定理论和实践基础。

摘要：管片设计一直是地铁设计中亟待解决的难题之一。管片计算模型的建立主要是考虑接头和土层抗力两种因素对结构的影响。对现有管片计算模型的接头简化进行了改进,推导了改进惯用法模型的内力和位移求解公式;并结合北京地铁10号线工程实例资料,对惯用法模型及改进模型进行了对比分析,与数值计算结果进行了综合验证分析。研究结果表明,推导的公式是可靠的,对地铁管片的设计和施工具有理论和实践意义。

摘要：为确保始发阶段盾构近距离安全上跨既有运营隧道,在分析工程重难点的基础上,首先,对盾构上跨施工控制措施进行介绍并结合施工参数控制情况对上跨措施的效果进行分析,然后,对既有运营隧道的变形规律进行分析。研究结果表明:1)通过调整始发基座与盾构隧道轴线坡度一致,并在洞门钢环处焊接导轨,确保了盾构按照设计坡度上坡始发;2)向盾壳四周注入克泥效,能够润滑盾壳,减小推力,从而减轻对既有隧道的扰动;3)盾构刀盘进入上跨段前,既有隧道产生向上和向盾构掘进方向2个方向的位移,随着盾构重心通过既有隧道,竖向变形逐渐回弹,并在盾尾脱出后逐渐趋于稳定;盾构掘进方向变形在刀盘位于隧道正上方时开始迅速增加,在盾尾脱出后迅速趋于稳定。

摘要：为研究恒阻大变形锚索支护岩体能量转换规律,以淮南口孜矿301工作面运输巷为研究背景,基于相似理论,设计并进行NPR锚索支护圆形巷道物理模拟试验,并进行巷道变形及锚索受力规律的分析。试验结果表明,巷道变形与模型最大受力方向有关。加载前期,最大应力为垂向应力,变形以竖向变形为主,最大变形量为13 mm;中期水平应力最大,水平变形为主,最大水平位移量为47.6 mm;后期为等压阶段,巷道变形最为剧烈,巷道最终收敛为一不规则圆形;设计试验用微型恒阻锚索,并进行该锚索的拉伸实验,得到其关于受力及位移变形量的理论能量方程,并结合试验数据进行拟合对比,其能量曲线能够较好地吻合。从能量转化角度研究NPR锚索的工作原理,对于其现场工程应用有一定的指导意义。

摘要：基于相似理论建立顺层岩质边坡力学模型,并介绍爆炸模型试验的设计思路及试验方法。以导爆索为爆源,通过水下爆炸模型试验,研究近场地震作用下原型边坡的变形破坏模式以及支护结构对边坡稳定性的影响。试验结果表明,顺层岩质边坡的在近场地震作用下的破坏主要表现方式为节理岩体间的层间滑动,破坏模式为应力波导致的滑移–拉裂破坏;重力式挡墙的压应力峰值分布随着墙高的变化呈现先增大后减小的钟形分布;结合汶川地震现场考察及试验结果发现,支护结构对边坡稳定性起着重要作用。