隧道岩体稳定性的非线性单元安全系数分析

为了采用非线性准则(巴顿准则)定量描述隧道岩体的稳定性,首先通过理论分析,推导巴顿非线性准则和摩尔库仑线性准则之间的关系,得到采用巴顿准则参数节理粗糙系数JRC和岩体压缩强度JCS表征的岩体剪切强度参数黏结力c、内摩擦角φ和巴顿准则参数表征的单元安全系数Ke;然后,利用有限差分软件FLAC3D建立隧道开挖计算模型,基于其内置的FISH语言,编制巴顿准则下非线性单元安全系数Ke计算程序,并对比Ke≤1的区域和FLAC3D塑性区分布。研究结果表明:Ke≤1对应的区域和由FLAC3D计算得到的塑性区域大致相同,从而验证了所推导的基于巴顿准则参数的单元安全系数公式的正确性以及所编制程序的可行性;单元安全系数Ke能够表征各个单元的破坏程度,优于塑性区判定标准。     

岩体稳定性评价的单元安全系数法及其影响因素分析

岩体稳定性评价是岩体工程设计和施工的重要内容.为了探讨岩体各部位的安全情况,引入单元安全系数Ke来评价岩体的微观稳定性,它能定量评价岩体在应力作用下的稳定状况;通过理论分析,推导了单元安全系数公式,然后,利用算例研究,探讨了单元安全系数的影响因素.研究表明:①随抗剪强度参数、黏结力C、内摩擦角φ的增大,单元安全系数Ke逐渐增大;Ke与抗剪强度参数间符合显著线性关系;Ke随c变化的梯度明显大于Ke随φ变化的梯度,黏结力对单元安全系数的影响大于内摩擦角对单元安全系数的影响;②最小主应力增大引起单元安全系数增大,最大主应力增大引起单元安全系数减小,符合实际情况,并且二者与单元安全系数的关系均呈现指数关系特征.     

浅析裂隙岩体中隧道注浆加固理论研究及工程应用

为了保证隧道工程建设的质量和安全,必须对裂隙岩体中的隧道进行注浆加固。本文对裂隙岩体中隧道注浆加固理论进行了研究,并探讨了其在工程中的应用问题。     

考虑地应力修正的岩体损伤评价

传统的岩体质量评价体系不考虑或仅从破坏角度考虑地应力的影响.为了反映岩体损伤演化过程,针对深部岩体在自重应力场和构造应力场的作用情况,提出地应力的修正计算方法;根据Mohr-Coulomb准则,引入破坏接近度的概念,提出修正地应力造成的岩体损伤评价方法,并与岩体损伤破坏评价5个等级对应,建立了Q值与岩体损伤等级对应关系.     

节理岩体的无单元模型

根据岩体结构特点，建立了节理岩体的无单元模型，编制了二维节理岩体的无单元程序，并给出了算例。计算结果表明，该模型是合理可行的。     

基于岩体注浆理论的可靠性分析

建立了岩体注浆堵水的可靠性分析体系;绘出了岩体注浆堵水成功树;在总结有关注浆理论的基础上,建立了各注浆基本事件的极限状态方程;建立了关于初注及复注的逻辑关系模型;给出了注浆系统工作状态的可靠性判别标准;对现场注浆进行了初注及复注可靠性计算,证明了复注提高可靠性的有限性·     

节理单元在岩体稳定性分析中的应用

根据平面节理单元的各种类型的实用范围本原理．给出了运用不同的节理单元对岩体中不同的不要确定了材料的本构模型,采用比较特殊的单元类型,石类材料进行数值模拟,并可以取得较为满意的结果．和各自的优缺点,系统介绍了平面节理单元的基连续面进行模拟分析的实例,分析的结果表明只仍然可以按照有限元的基本思想和步骤来对岩     

岩体注浆理论研究现状及展望

把注浆理论归纳为多孔介质注浆理论、拟连续介质注浆理论、裂隙介质注浆理论、孔隙和裂隙双重介质注浆理论,分析了各自特点,总结了不足,提出了岩体注浆理论的发展方向。     

加锚节理岩体的无单元模型

锚杆支护技术是一项综合技术，其在岩土工程中发挥着越来越重要的作用。根据岩体结构的特点和无单元法的优点，把锚杆支护应用在节理岩体的无单元模型中，编制了相应加锚节理岩体的无单元程序，并给出了算例，计算结果表明，该模型是合理可行的。     

光面爆破岩体损伤和开裂面形态分析

利用断裂与损伤力学理论，讨论了炮孔围岩中的应力场、损伤场和主裂纹开裂长度与炮孔内爆生气体膨胀压力的关系，从而可根据对围岩稳定性的要求和尽可能增大炮孔间距，提高施工速度，降低生产成本的原则来设计、优化爆破参数、装药结构和选择合适的炸药，指导生产实践。     

层状岩体隧道围岩稳定性的数值模拟分析

层状围岩中隧道开挖会引起非对称大变形现象,导致钢拱架扭曲、二衬开裂等工程问题。针对该问题,以四川省道219线改建工程海子山隧道为工程背景,在对该隧道围岩形变规律调研的基础上,建立基于块体离散元理论的数值模型,对层状围岩地层隧道稳定性进行数值分析。研究结果表明:隧道围岩大变形主要发生在以板岩为主的软弱岩层中,围岩的变形受层理面影响,表现出显著的非对称形变特征;当层理面与掌子面交线的视倾角等于0°时,层理面倾向角对围岩位移场及其破坏形态无影响。围岩侧压力系数λ=1、λ>1以及λ<1时,围岩的破坏形态分别受层理面、主应力方向、层理面与主应力方向共同控制;当视倾角等于90°时,围岩形变特征及其破坏形态在不同层理面倾向角的影响下存在4种模式。当视倾角不等于上述特殊情况时,在不同层面倾向角的影响下,围岩的变形特征及破坏形态存在8种模式。     

破碎围岩注浆加固扩散机理及应用研究

煤层回采过程中,上个工作面的回风巷通常需作为接替工作面进风巷,是典型的重复采动影响巷道,受采动影响围岩破碎,对于工作面的回采存在较大隐患。针对从破碎围岩采用传统注浆加固工艺的不足,提出层次注浆工艺进行围岩加固,对其注浆加固机理进行了探讨,并对其进行了应用和效果检验。研究结果表明,浆液快速硬化的特性,使得浆液短时间内可在煤体表面形成止浆层,后期漏浆逐渐较少,浆液向深部扩散,注浆量较大,扩散半径和扩散深度均得到保证;煤体裂隙基本被浆液充满,注浆效果较好;两帮累计移近量最大约294 mm,顶底板累计移近量最大539 mm,均小于注浆前,注浆对巷道变形起到了很好的控制作用。     

基于岩体波速的强度参数预测与边坡稳定性评价

为有效利用岩体波速信息快速确定边坡稳定性问题,首先根据国标BQ法(岩体分级标准)提供的岩土体物理力学参数表,建立了由岩体波速估算强度参数的数学关系式,并根据工程实验数据验证了强度参数预测公式的适用性;然后通过数值模拟实验,构建了基于岩体波速的新型岩质边坡稳定性图表;研究发现坡角和坡高等坡形参数对坡体稳定性的影响几乎与岩体质量无关,进而提出坡形影响因子来量化坡形对边坡稳定性的影响程度。分析了标准坡形条件下(坡高25 m,坡角45°),波速与边坡安全系数的关系,发现安全系数随岩体波速的增大而增大,近似呈"S"形变化趋势,通过回归分析建立了标准坡形条件下波速与安全系数的关系式,最终结合坡形影响因子提出一种基于岩体波速预测边坡稳定性的方法,并且通过算例验证了该方法的可行性。     

岩体损伤演化的协同效应及其热弹性不稳定性

将岩体受载破坏看成岩体本身各组成部分在外界作用下的自组织行为。论证了岩体损伤演化的自组织特征;考虑热力学参量(温度、自由能和熵等)在岩体损伤演化中的作用,并综合力学参量和热学参量,构造系统的动力学方程;最后从协同学观点出发,将岩体的破坏过程视为非平衡相变现象,利用协同学的方法进行研究,通过线性稳定性分析,探讨从这一角度寻求岩体的弹性极限的方法。该方法为进一步研究岩体的力学性能和岩体损伤破坏的防护提供理论依据且具有一定的理论价值和工程实践意义。     

二维随机裂隙岩体灌浆数值模拟

在已有裂隙岩体灌浆研究的基础上,建立随机裂隙网络宾汉姆浆液的渗透模型,利用Monte-Carlo法生成岩体裂隙网络,研究宾汉姆浆液在该岩体裂隙网络内的渗透规律,以及灌浆过程中裂隙变形对灌浆的影响.研究结果表明,通过该模型可预测浆液在岩体中的渗透状态,改进灌浆参数,提高灌浆质量.     

基于岩体损伤的Hoek-Brown强度准则修正应用

对2002版Hoek-Brown强度准则中扰动系数D和地质力学指标GSI的估值进行统计了分析,发现D的估值较GSI的估值离散性大。指出了有关改进公式对岩体扰动性量化的缺点,建立了以岩石强度损伤指标Ds、岩体完整性损伤指标Dv和岩石平均泊松比珔μ为参量来量化扰动系数D值的非线性公式。提出的量化公式考虑了三种指标间的耦合作用,减少了单一指标量化的不确定性风险。以利比里亚邦矿岩体力学参数研究为例,分别用提出的改进公式和其他方法对工程岩体参数的进行估算,计算结果表明所提出的公式更能反映岩体受到的不同扰动程度。对比计算结果,进一步论证公式的合理性,以期为同类工程提供借鉴。     

基于载荷传递机理的注浆岩石锚杆锚固模型(Ⅰ)

为了进一步研究隧洞等地下工程中锚杆支护锚固机理,根据微段锚杆的受力平衡以及载荷传递机理建立了锚杆的载荷传递微分方程,同时根据隧道围岩安装锚杆前后的应变变形建立了锚杆的轴向载荷的传递方程,结合圆形隧洞围岩的径向变形方程,推导了理想弹塑性围岩中注浆岩石锚杆的轴向应力的计算模型,以及锚固段与围岩体界面之间的摩阻力的计算模型.通过对比工程实测结果与模型计算结果,验证了所建立的模型的正确性,同时也验证了巷道锚杆支护中性点理论的合理性与正确性.     

深埋隧道围岩滑移面验证及稳定性分析

为了采用安全系数分析深埋圆形盾构隧道稳定性,以隧道围岩弹塑性区域的应力分布为基础,采用变分方法验证围岩滑移面的分布形态.将围岩简化为理想弹塑性材料,结合弹塑性区域应变分布获得围岩极限塑性半径.基于Mohr-Coulomb准则,选取隧道安全系数为极限塑性半径内沿隧道滑移面围岩的抗剪强度与剪切力之比,获得以安全系数为隧道稳定性指标的分析方法.通过算例分析得出极限应变与屈服应变比值、围岩力学参数和支护参数与隧道相对塑性半径和安全系数的关系.研究结果表明:增加围岩内聚力、内摩擦角及支护压力能有效抑制隧道塑性区半径发展与提高隧道安全系数;围岩变形协调能力越好,整体越稳定.     

Research on the stability analysis and design of soil tunnel surrounding rock

The paper first analyzes the failure mechanism and mode of tunnel according to model experiments and mechanical calculation, then discusses the deficiency of taking the limit value of displacement around the tunnel and the size of the plastic zone of surrounding rock as the criterion of stability. So the writers put forward to regard the safety factor of surrounding rock calculated through strength reduction FEM as the criterion of stability, which has strict mechanical basis and unified standard and would not be influenced by other factors. The paper also studies the safety factors of tunnel surrounding rock (safety factors of shear and tension failure) and lining and some methods of designing and calculating tunnels. At last, the writers take the loess tunnel for instance and show the design and calculation results of two-lane railway tunnel.