马蹄形洞室围岩稳定性结构面倾角效应分析

为了分析不同倾角结构面对马蹄形洞室围岩稳定性的控制机理,文章运用数值模拟的方法分析了15°、30°、45°、60°、75°5种典型倾角结构面横穿马蹄形洞室断面时围岩应力分布、围岩位移的特征,探讨了结构面产状控制围岩变形与破坏的机理。通过对应力场和位移场的分析可知:当结构面倾角小于等于60°时,塑性区随结构面倾角的增大不断减小;当结构面倾角大于60°时,塑性区随倾角增大而增大;在结构面倾角为60°时,洞室围岩的塑性区最小,相对稳定。     

软土路基上路堤填筑方法的对比分析

基于非线性有限元方法, 针对路堤一次性填筑和分阶段填筑过程中路基的变形与破坏机理进行了考察.对比分析表明,当路堤填筑至设计高度时, 分阶段填筑得到的竖向沉降比一次性填筑的相应值要大, 路堤坡趾外的地面隆起变小, 路基侧向位移也变小, 且一次性填筑过程中的最小安全系数小于分阶段填筑过程中的相应值;因此, 分阶段填筑有利于加快路基的沉降和提高路堤的稳定性, 建议实际工程尽可能的采用该方法进行施工.     

高应力岩石局部化变形与隧道围岩灾变破坏过程

为了研究深埋隧道围岩变形局部化与渐进破坏现象,运用FLAC3D三维显式有限差分法分析软件,基于摩尔-库仑剪破坏与拉破坏复合的应变软化模型,采用大变形的计算方法,研究了岩石试件在单轴压缩状态下局部化现象启动、发展直至试件最终破坏的全过程,进一步结合隧道物理模型试验,探讨了高应力条件下隧道围岩变形局部化与渐进破坏的关系,发现岩石材料表现出的软化性状与剪切带形成的结构软化有着密切的联系,从围岩屈服区和软化带的分布规律找到高地应力隧道围岩渐进破坏的突破口,并指出岩体单元的弹性变形和单元屈服后岩体的塑性挤出是隧道开挖后收敛变形的主要原因.     

皖北矿区煤层底板岩溶水氢氧稳定同位素特征

对皖北矿区主要含水层的氢氧稳定同位素进行了测试与分析,岩溶含水层中太原组石灰岩岩溶裂隙水(简称"太灰水")δ(18O)均值为-8.69‰,δD均值为-68.64‰,奥陶系石灰岩裂隙溶隙水(简称"奥灰水")δ(18O)均值为-8.47‰,δD均值为-70.10‰。指出了该矿区地表水、新生界松散层类第4层含水层(简称"四含水")、煤系砂岩水、太灰水、奥灰水氢氧稳定同位素一般特征。同时根据太灰水和奥灰水氢氧稳定同位素组成,着重分析了底板岩溶水的补给环境与径流环境以及岩溶水与其它含水层之间的联系。     

钻孔施工围岩破坏过程模拟研究

地下钻孔围岩破坏会导致塌孔、卡钻、挤毁套管等工程事故.为探讨钻孔围岩的破坏机理和过程,文章建立了尺寸为800 mm×800 mm×200 mm(长×宽×厚)、中心为矱160 mm的钻孔物理模型,向模型施加逐步增大的边界荷载从而模拟钻进过程中围岩的破坏过程;在此基础上,考虑到围岩的应变软化特性,利用FLAC3D中的应变软化模型建立钻孔数值模型并进行求解.物理和数值模拟结果显示:边界荷载加至3.88 M Pa时,围岩塑性区开始发育,孔壁出现微小裂纹;到3.94 M Pa时,塑性区快速扩展,裂纹扩展到整个孔壁;随后塑性区扩展速率减缓,围岩破坏相对稳定;当荷载加至4.44 M Pa时,在较短时间和应力区间内,塑性区和残余区迅速扩展,裂纹迅速增加、贯通,孔壁出现明显破裂带,围岩破坏显著;此后荷载加至4.88 M Pa的过程中,塑性区和残余区扩展缓慢,无明显破坏发生.该数值模拟与物理模拟结果和淮北青东矿839工作面的钻孔电视观测结果较为吻合,研究成果能够为区内勘探孔、水文孔的选址及钻进方案设计提供一定的理论依据和实践指导.     

采动影响下任楼煤矿地下水流三维数值模拟

为了再现采动对主要充水含水层地下水流场的影响程度及其控制机制,在系统分析任楼煤矿地质与水文地质条件的基础上,采用FEFLOW软件建立了研究区地下水系统概念模型和数学模型及相应的地下水系统数值模型,合理开展了采动影响下四含、煤系、太灰与奥灰4个主要充水含水层近期渗流场特征的数值模拟。研究结果表明:从平面上,四含在研究区东部出现一低水位分布区,煤系在采动影响范围内典型断层局部附近渗流异常;从空间上,煤系在采动影响区垂向水位等值线发生偏转并与含水层顶底板近于平行,四含与煤系之间的隔水层水位等值线也近于平行,但在采动影响区内平行等值线密度最大;太灰与奥灰地下水流从平面与空间层面上均显示原来的运行状态;近期采动对任楼煤矿四含与煤系2个含水层影响最为显著。     

基于饱和-非饱和理论的某土石坝渗流及坝坡稳定分析

土石坝的渗流场实际上是由饱和与非饱和渗流组成的统一体,而在实际工程中一般只考虑饱和渗流,这就使得计算结果与实际有所偏差.基于Geo-studio软件的seep/w和slop/w模块,以某土石坝为研究对象,对仅考虑饱和渗流与考虑饱和-非饱和渗流对坝体渗流及坝坡稳定的影响进行比较分析.研究结果表明:考虑饱和-非饱和渗流情况下的浸润线位置相较单纯考虑饱和渗流情况下的高,坝体渗流量有所增加,最大渗透比降相对较小,渗透稳定性较好;但与此同时,在渗流计算基础上用极限平衡法求得的结果显示前者稳定系数较小,基于规范规定的饱和渗流计算获得的坝体稳定系数偏于不安全.     

基于SVM的潘三矿B8组与C13组煤开采中突水水源判别模型

矿井突(涌)水水源的快速识别是矿井水害有效防治的前提条件.为了更有效地区分潘三煤矿B8、C13组煤系突水水源, 利用支持向量机(SVM)建立水源判别模型,并将其与模式识别领域发展比较成熟的BP神经网络判别模型对比,发现SVM法能够将煤系B8、C13组混和水源快速、有效地分开.研究结果表明: SVM法的分类函数结构简单,运算速度快,解决了在BP神经网络方法中无法避免的局部极值问题,对于B8、C13组煤系突水水源的区分有更好的适用性和优越性,为矿井水害防治提供了一种辅助决策手段.     

墙背粗糙且填土面倾斜情况下的土压力解析解

基于数学方法对斜单元体进行力和力矩的平衡分析,得到了墙背粗糙且填土坡面倾斜情况下的土压力解析解,并进一步分析了墙土之间摩擦角及填土坡面倾角对土压力的影响。对比分析表明,经典朗肯土压力理论可看作是本文解析解在墙背光滑、填土坡面水平情况下的特例。该文中的求解方法还可进一步拓展至探求填土为黏性土情况下挡土墙上土压力的解析解。     

圆形地下洞室坚硬脆性围岩岩爆的模拟

为了探讨圆形地下洞室坚硬脆性围岩岩爆破坏机理,建立了长800mm×宽800mm×厚200mm的Ф160mm圆形地下洞室的数值与物理模型,在相同边界条件与同步提高荷载的情况下模拟圆形洞室坚硬脆性围岩岩爆破坏.数值模拟与物理模拟结果表明：同步施加水平边界荷载Ph与垂直边界荷载Pv到700kN过程中,围岩塑性区逐步沟通扩展;当同步施加Ph=Pv=710kN时,围岩塑性区在极短的时间与极窄的加载区间内迅速扩展,塑性变形显著,洞室围岩表现突发性破坏,符合脆性围岩岩爆破坏特征;随后,当施加Ph=Pv=710kN到Ph=Pv=780kN过程中,围岩塑性区增大不明显,围岩破坏相对稳定.数值模拟结果与物理模拟结果基本一致,两者结合,将为探讨岩爆发生机理提供强有力的研究手段.