极破碎围岩巷道锚注技术研究

以开滦范各庄极破碎围岩回风巷道修复为研究背景,充分调查该回风巷道的原有支护情况,针对普通的锚杆支护很难达到修复目的的情况,提出采用以"锚、喷、注"相结合的支护工艺。应用有限差分数值模拟软件FLAC2D对2100石门破碎巷道在锚喷支护、锚注支护两种方式下的垂直应力分布、屈服状态、位移量分布,分别进行数值模拟分析,并且对巷道位移和锚杆压力进行现场监测分析。经验证:锚注支护不仅可以有效控制巷道围岩变形,而且能保障矿井安全高产高效生产。     

大直径深孔爆破采场破顶层安全厚度研究

为了研究大直径深孔爆破采场破顶层厚度不舍理带来的安全生产问题,以凡口矿某采场为例,通过第一强度理论计算出破顶层安全厚度初始值为6.95 m;然后综合运用Surpac与FLAC3D构建采场数值模型,并对采场回采过程中不同破顶层厚度进行优化模拟,分析并揭示了采场回采过程中围岩的力学状态,确定了采场的破顶层安全厚度为7 m。根据理论计算及数值优化结果,结舍现场工程应用,验证了理论分析与数值模拟结论的合理性,可以为其它大直径深孔爆破采场破顶层安全厚度研究提供借鉴。     

动力扰动下深部巷道围岩的力学响应及控制

为了研究动力扰动下原岩垂直应力、侧压力系数大小,以及扰动峰值强度对深部巷道围岩稳定性的影响,采用有限差分数值计算软件FLAC3D对动力扰动下深部巷道围岩力学响应进行数值分析,并结合冬瓜山矿山深部出矿巷道实际情况及现有支护方案,进行支护设计优化。研究结果表明:在动力扰动作用下,巷道围岩位移和塑性区都随原岩垂直应力、侧压力系数增大而增大;扰动峰值强度≤20 MPa时,巷道围岩位移和塑性区增大幅度较小,扰动峰值强度20MPa时,巷道围岩位移和塑性区大幅度增大。故在较高的扰动强度和静应力作用下,巷道围岩更容易发生失稳破坏。在冬瓜山铜矿出矿巷道现有支护基础上,进行支护优化,得出最佳方案,即喷层厚度为150mm,混凝土强度等级为C20,优化后巷道围岩位移和塑性区大大降低。     

基于监控量测的隧道围岩变形时空特性分析

隧道开挖导致围岩应力释放与调整,围岩变形具有明显的时空特性。通过分析围岩变形机理,结合大中山2号隧道现场监控量测数据,对隧道开挖后进口浅埋偏压段围岩变形的时空特性进行了分析。结果表明:隧道进口浅埋偏压段上覆围岩变形与开挖掌子面位置及移动过程具有明显的时空特性,隧道开挖后地表横向沉降呈U字型分布,且随埋深的增加累计沉降量逐渐减小。隧道围岩变形趋于稳定时,拱顶沉降和周边收敛时间特征曲线相似,并进行了回归分析。隧道围岩变形规律的分析研究对于防治工程灾害、确定支护最佳时机、调整施工工序有重要意义。     

城市浅埋近接桩基客运专线隧道施工方案研究

依托成绵乐客运专线机场路隧道下穿成都市蓝天立交工程,采用有限差分软件FLAC3D进行三维数值模拟分析。主要从隧道开挖所造成的地表沉降、桩基下沉量以及桩基端部水平位移差值这三个方面进行研究。研究结果表明：暗挖施工方案明显优于明挖施工方案。研究成果为既有立交桥的正常运营以及机场路隧道施工的顺利进行提供了保证,又可为相似工程提供参考。     

不同开挖错距条件下偏压连拱隧道围岩及中隔墙应力变化规律分析

偏压连拱隧道施工工艺繁杂,围岩多次扰动,两个洞体之间相互扰动影响较大,导致衬砌结构内力分布更为复杂。以大中山1号偏压连拱隧道为工程背景,结合隧道实际开挖情况,采用MIDAS/GTS软件建立隧道三维数值模拟计算模型,对偏压连拱隧道V级围岩中导洞-台阶法开挖不同施工顺序下围岩和中隔墙受力变形及二衬受力状况进行模拟分析。结果表明,当浅埋侧主洞先行,上下台阶开挖步距为6 m,左右幅掌子面错距为2.5~3倍洞径时,开挖作业过程中两洞相互影响较小,结构受力较为合理。     

双重孔隙-裂隙岩体中地下洞室稳定性的瞬弹-粘弹-粘塑性二维有限元分析

用西原模型描述双重孔隙-裂隙介质的流变特性,但其中的瞬弹、粘弹及粘塑性元件由岩块和节理的成分构成,建立了该模型的平面有限元求解格式并引入已开发的计算程序中.针对一个矩形地下洞室围岩中无、有成组正交或斜交裂隙的四种计算方案,进行数值模拟,分析、对比了围岩中的位移、应力及塑性区.其结果显示:多组裂隙的作用一是降低了完整岩体的抗剪强度,二是改变了围岩中的应力分布及量值;与单一介质相比,双重介质围岩中位移的方向有所变化,其随时间发展的量值明显增大,并且应力场的分布也有相应的改观;随裂隙组倾角的改变,双重介质围岩中的塑性区范围可能比单一介质围岩中的大或小.     

基于软件数据耦合精细建模的采区稳定性分析研究

针对地下矿山采区稳定性数值模拟分析过程中存在的三维矿床模型建立以及单元网格划分等难点问题,提出利用三维矿山软件进行精细建模与数值模拟软件耦合的模式,简化复杂矿山地质条件下模型前处理过程的思路。利用3DMINE对地下矿山三维矿床模型进行精细建模,通过MIDAS GTS软件对精细建模得到的三维矿床模型进行单元网格的划分与材料组的分配,快速、准确地为采区稳定性数值模拟分析提供具有较高几何相似性的模型,采用具有较强计算能力的计算软件FLAC3D进行计算。这种耦合精细建模方式不仅简化了矿山采区稳定性数值模拟的前处理过程,提高了地下矿山采区稳定性模拟计算的准确性,同时也将不同精度要求的三维矿床模型用于数值模拟运算,拓宽了三维矿山模型的应用领域。     

浅埋偏压连拱隧道衬砌裂缝监测与综合分析

浅埋偏压连拱隧道二次衬砌开裂是隧道安全预留层受力的综合表征,衬砌裂缝的调查分析与监测可以反映隧道整体受力情况。以云南石红高速公路大中山1号隧道为工程背景,通过对其衬砌裂缝的现场调查、统计与分析,结合施工图设计、施工记录、施工监控量测报告系统,分析了浅埋偏压连拱隧道裂缝产生的主要原因为施工因素、地质因素及偏压荷载。进而针对典型裂缝进行裂缝空间形态跟踪监测,并对量测数据进行适时整理分析,掌握了裂缝成因发展规律,基于衬砌结构承载状况给出了裂缝控制与防治措施。     

考虑盐岩蠕变的盐穴储气库地表动态沉降量预测

将盐穴储气库地表沉降量计算分为造腔和存储两个阶段进行研究,考虑了盐岩蠕变性的影响,采用扩展形式的Gaussian曲线表示沉降区形状,建立了盐穴储气库地表动态沉降量计算模型,并推导出相应的地表动态沉降量计算公式.采用本文模型、Schober＆Sroka模型、Fokker模型和FLAC3D对某盐穴储气库地表动态沉降量进行了模拟计算,分析了盐穴储气库的造腔速率、内压、埋深、直径、高度和时间等因素对盐穴储气库地表动态沉降量的影响,并对比了计算结果.计算结果表明：本文模型考虑到盐岩蠕变性特征具有较高的计算精度,可以满足实际工程计算精度要求;盐穴储气库地表动态沉降量随着造腔速率、埋深、直径、高度和时间增加而增加,随着内压增加而降低;内压、埋深、直径和时间对盐穴储气库地表动态沉降量影响比较显著,而造腔速率和高度对其影响不显著.     

茶条岭隧道数值模拟分析与研究

以十堰至天水高速公路茶条岭隧道现场的监测数据为依据,运用大型有限元软件 MIDAS,采用三维模型模拟隧道开挖过程,并将数值模拟的结果与实测数据的分析结果相对比.分析表明围岩在初期支护施工一段时间后,经过应力调整,其变形和支护结构受力趋于稳定,拱顶下沉和周边位移满足监控管理标准规定     

大型地下洞室群地质信息三维可视化分析与应用

提出采用三维地质建模技术进行大型地下洞室群地质信息可视化分析的研究方法，构建了模拟真实地质形态的地下洞室群地质三维可视化模型，直观准确地描述了工程所处的地质条件和地质环境。基于所建立的地质模型，可实现与地下洞室群相关的多项地质信息的三维可视化分析。工程应用表明该方法可为应对复杂地质条件下地下洞室群设计与施工中的地质问题提供一种有效的分析手段。     

构造应力场对煤层巷道围岩稳定性影响的数值模拟

为了研究向斜构造应力场对煤层巷道围岩稳定性的影响，运用Phase2软件对巷道布置在向斜构造中不同位置时的稳定性进行了数值模拟分析.分析得知巷道位于向斜轴部时较位于两翼时围岩稳定性差。对此，提出在以后布置巷道时应根据地应力的显现规律，尽量避免巷道布置在向斜轴部处。     

基于OpenGL的三维速度模型和地震数据可视化研究

三维可视化是地球物理领域研究的一个重要方向。应用三维可视化技术,可以对原始地震数据做出多方位的图形化展示,为下一步的数据解释分析提供充分的条件。本文是在QT和OpenGL的图形软件开发环境下,研究并实现了速度模型和地震数据的三维显示,从而可以更加直观的看到速度模型和地震数据所反映的地下地层的真实分布。     

隧道围岩施工监测及位移动态模拟分析

为了研究不同支护结构参数和不同开挖方法对围岩位移的影响,以百勺洋隧道为研究对象,通过现场实测、回归分析和数值模拟的技术手段,以大型非线性有限元软件ADINA为研究工具,建立有限元模型。通过改变锚杆支护相关参数和开挖方法,进行大量模拟运算。运算结果表明,随着锚杆长度的增加,地表点下沉量不断减小,隧道的底鼓幅度也逐渐减小,边墙的收敛量也逐渐减小;随着锚杆间距的增加,顶端最大下沉点的竖直方向沉降值增大,边墙收敛值也增大;开挖方法不同时,随着开挖步数的减少,地表下沉值增加,隧道底鼓现象也越明显。开挖步数越多,洞周收敛值越小。     

长沟峪急倾斜煤层巷道锚网索支护技术研究

针对北京长沟峪煤矿东二西四槽回采巷道的地质条件,利用FLAC^2D软件模拟研究了该巷道的非对称变形特征及强度薄弱部位,确定了用于这类巷道的合理的锚网索支护方案,通过现场实施,进行了巷道表面位移、围岩深部位移、锚杆（索）动态锚固力等内容的矿压监测。数据显示,该支护方案设计合理,取得了理想的支护效果及显著的经济效益,对类似急倾斜煤层支护提供了有益借鉴。     

基于Zigbee的煤矿无线数据采集系统设计与实现

根据煤矿环境的特点,提出了一种基于Zigbee技术的适用于煤矿巷道多参数采集的无线传感器网络检测系统。该系统利用多种传感器,通过无线传感器网络实现对井下环境及生产参数的实时监测和智能预警。采用RS-485通讯协议及硬件模块化,实现了传感器的灵活添加与监测计算机软件稳定性的增强。通过实验证明了该系统设计的可行性和良好的稳定性。     

世界管道物流运输的发展现状及关键技术分析

在目前的信息化时代，传统的交通运输方式已经阻碍了社会的发展，城市的交通拥堵、环境污染以及电子商务(e-business)的物流瓶颈等也都是困扰大城市的首要问题。为此，许多国家正在研究管道物流系统，特别是城市地下管道物流运输系统，更是一个十分新颖的研究领域。本文介绍了国外管道物流的发展历史及研究现状，分析了地下管道物流研究要解决的关键问题主要集中在工程规划建设和相关技术、自动化传输和监控技术和成本效益分析三个方面。本世纪大力发展和全面推动城市地下管道物流系统建设的技术条件已基本成熟，地下管道物流将是一个具有划时代意义的研究与发展领域。     

围压对圆形巷道岩爆过程中声发射及能量释放规律的影响

利用FLAC模拟了不同围压下圆形巷道围岩岩爆过程中的声发射及能量释放过程。利用8个FISH函数开挖巷道,统计破坏单元数目及破坏单元在应变软化阶段的能量释放总量和能量释放率。模拟分为3步:首先,将静水压力施加在模型上,直到达到静力平衡状态;然后开挖巷道;最后,重新计算,直到达到静力平衡状态或者塑性流动状态。模拟结果表明,当围压较高时,开挖巷道后的围岩的声发射活动呈现间歇式上升特征;而当围压较低时,开挖巷道后的围岩中的声发射活动最终趋于平静;随着围压的增加,能量释放现象出现得早些,声发射累计数、释放的弹性应变能都增加。在开挖巷道后的围岩中,发生剪破坏的单元释放的弹性应变能总量大于发生拉破坏的,最高的剪应变能释放率大于最高的拉应变能释放率。