灵宝县豫灵镇万米平洞岩爆控制试验

  豫灵镇10000m深平洞,在埋深超过800m、巷道穿越灰白色大理岩或灰岩时常发生岩爆事故。为了控制岩爆,依据巷道地压分布规律,借助爆破震动,引起巷道两帮和端面前方的应力峰值向岩体深部转移,释放部分集中应力,增强减压区的承载能力。本文通过现场最大超深比、最小超深比与最多超深孔数、最少超深孔数的正交爆破试验,得出呈三角形布置3个超深达到掘进循环进尺1.2~2倍的辅助眼可成功控制3400mm×3000mm巷道端面的岩爆。在巷道腰墙处离底面1.8~2.0m沿走向每间隔1.0、1.5、2.0m分别布置深2.0m的震动炮眼。试验表明,沿走向间隔不大于2.0m布置震动炮眼,可成功控制巷道两帮岩爆;如果震动炮眼间距偏小,可能在帮墙上产生爆破震动裂纹。     

隧道爆破施工对地表框架结构的影响分析

以重庆某隧道爆破施工为研究背景,对开挖过程中地表建筑的震动进行监测,并辅以ANSYS/LS-DYNA进行仿真分析,通过流固耦合的方法,建立隧道炸药爆破有限元模型,分析隧道埋深15 m时,8层框架结构在隧道爆破作用下的动力响应特性,以掌握结构的最大应力值以及房屋振动速度传播规律。结果表明,结构受隧道爆破影响最明显的在竖直方向,最大可以达到6.76 cm/s,后在2~3 cm/s左右波动,与实测数据均值2.38 cm/s比较接近;炸药的作用对结构产生的最大应力为2.4 MPa左右,远远低于材料屈服失效强度。     

建筑物塌落体触地冲击力计算方法研究

以弹性理论为基础 ,从不同角度提出了建筑物塌落体触地最大冲击力的三种计算方法 ,三种方法计算结果吻合好 ,均认为最大冲击力Pmax主要与塌落体和地表土体的力学参数、塌落体质量、形状及下落高度等因素有关方法 3根据塌落体不同形状可以得到不同的Pmax,具有广泛适应性 ,计算方法可以为实际工程中最大冲击力的计算和冲击防护提供理论依据     

建筑物塌落体触地冲击力计算方法研究

以弹性理论为基础，从不同角度提出了建筑物塌落体触地最大冲击力的三种计算方法，三种方法计算结果吻合好，均认为最大冲击力Pmax主要与塌落体和地表土体的力学参数、塌落体质量、形状及下落高度等因素有关方法根据塌落体不同形状可以得到不同的Pmax，具有广泛适应性，计算方法可以为实际工程中最大冲击力的计算和冲击防护提供理论依据。     

小秦岭井巷工程岩爆控制试验

 有岩爆倾向岩石遇到较高的支承压力时常发生岩爆.为了控制岩爆,依据支承压力分布规律,借助钻孔受压变形释放部分集中应力,并借助爆破震动引起支承压力峰值向岩体深部转移而增加减压区的承载能力.现场爆破试验得到了巷道、马头门和竖井掘进的岩爆控制施工参数及防范卡钻的措施.试验表明：超深钻孔与掘进进尺的比例达到2~3时可成功控制掘进端面的岩爆,呈三角形布置超深钻孔可成功控制巷道、马头门及竖井掘进的端面岩爆,间隔1.5~2.5m布置深2.0~3.0m的震动炮孔可以成功控制巷道帮墙或竖井井壁的岩爆,光面爆破或台阶光面爆破成巷并临时锚杆支护码头门能避免冒顶或片帮.     

地震动多角度斜入射下无压隧洞地震响应分析

为研究地震动多角度倾斜入射下无压水工隧洞动力响应特征和规律,采用黏弹性人工边界模拟无限地基的辐射阻尼和弹性恢复力,将地震动转化为人工边界节点上的节点力,以实现地震动的非一致性输入.通过ABAQUS建立水工隧洞模型,将不同入射角度P波、SV波输入模型中,分析隧洞衬砌结构的环向应力、径向应力随地震动入射角度、缩放系数、隧洞埋深、洞身直径以及衬砌厚度的变化.结果表明,同一地震动入射倾角下,随着入射方位角的增大,环向应力逐渐减小,径向应力逐渐增大.地震动峰值加速度（Peak Ground Acceleration,PGA）显著影响衬砌结构应力,并且应力数值随PGA的变化呈整数倍增大;随着隧洞埋深由浅埋向中埋、深埋发展,隧洞应力先逐渐增大后减小,后趋于稳定;随着洞身直径的增大,环向、径向应力分别受P波、SV波影响,洞身直径每增加2 m,环向、径向应力分别增大约16%、21%;衬砌厚度每增加0.1 m,径向应力降低10%左右,当地震波垂直隧洞轴线入射时,衬砌厚度超过1.0 m后,对应力的影响效果减弱.     

辽宁省体育馆爆破拆除设计

为了成功爆破拆除辽宁省体育馆,针对其结构比较特殊,尤其是上部屋顶为重达550多吨的封闭式钢网架结构,排除难度非常大,采用分段坍塌爆破法进行爆破拆除,其技术设计包括爆破预处理、爆破网络选择、爆破安全校核.爆破结果表明:整个爆破过程持续时间较短,破碎程度好,爆破振动、触地冲击振动、爆破飞石、冲击波及爆堆高度完全控制在预计范围之内,保证了体育馆原地逐层塌落,爆破非常成功.     

隧道可液化场地围岩液化势评判及有限元分析

目的为对隧道围岩抗震性能进行准确有效评价,研究地震作用下可液化地基震动液化对地下隧道震害规律影响.方法基于总应力法对隧道可液化围岩进行液化势的判别和有限元分析,采用NCEER建议的动剪应力液化判别简化方法,分析隧道尺寸、衬砌厚度、隧道埋深及剪切波速对可液化围岩震动液化势的影响.结果改变隧道尺寸和衬砌厚度对土体加速度影响不大,而隧道埋深对土体液化势指数影响较大,增大隧道埋深则围岩不易发生液化.结论可液化场地隧道建设时应考虑增大埋深从而减小土体液化后产生的破坏.     

降低炮孔孔底空气间隔装药的爆破震动

 针对爆破作业中因岩体结构和构造的差异,爆破地震传递的能量不同,为了减少爆破地震在地下岩体传播过程中的爆破地震效应,通过理论研究以及模型试验,分析了爆破对炮孔孔壁的应力应变作用过程,并得出孔底空气间隔装药长度与震动持续时间、震动峰值的关系。同时结合现场浅孔、深孔爆破中炮孔空气间隔层不同间隔方式的地震效应对比,综合比较震动幅值、震动频率和震动持续时间等因素,证明不同空气间隔方式的间隔装药均能降低爆破地震效应,减小前冲、后冲,孔底空气间隔装药在3种装药方式中降震效果都较好,其降震可达10%～25%。其中,孔底间隔装药结构的爆破地震效应最小,其次为孔上部间隔装药,炮孔中部间隔装药地震效应最大。     

深埋隧道大超挖围岩力学响应分析

隧道爆破开挖过程中的超欠挖问题是隧道工程中普遍存在的现象,大超挖问题严重影响了隧道工程的造价投资及安全使用。本文以某隧道工程为例,利用数值模拟的方法,研究了隧道埋深和超挖厚度对围岩力学响应的影响规律。研究表明,在不同埋深条件下,围岩最小等效应力出现在拱顶位置,最大等效应力出现在拱脚位置。隧道拱顶位置的变形量最大,拱脚位置的变形量最小。相同超挖厚度对应的等效应力值随隧道埋深的增加而增大;相同位置围岩的变形量随埋深的增加而增大。另外,超挖厚度对围岩的力学响应影响较小,隧道埋深对围岩等效应力的影响较大。本研究成果可为同类工程提供借鉴。     

地基加固对隧道下穿铁路路基车致动力响应的影响

通过现场测试及数值模拟，研究了地表铁路行车作用下地铁隧道下穿铁路路基系统的动力响应规律，分析了下穿节点地基加固体弹性模量、深度等参数对地表振动及地铁隧道结构的影响。研究结果表明：车致地表振动频率由列车轮对分布、轨枕间距及行车速度共同决定；地基加固增加了下穿系统的车致振动响应，降低了高频振动的衰减速度；提升加固体模量，会增大地表振动加速度；加固深度提升至隧道底部可有效降低隧道的附加动应力。     

城市暗挖隧道爆破地震波传播规律研究

城市暗挖隧道爆破施工引起的地表振动效应是影响地表建(构)筑物安全的重要因素之一。基于数值模拟、实测数据验证和量纲分析方法对不同埋深隧道爆破地震波在邻近地表一定范围内的反射叠加规律和地表振动速度衰减规律进行研究。研究结果表明:城市暗挖隧道爆破产生的地震波在邻近地表一定范围内会出现反射叠加现象,其影响范围随隧道埋深的增加而增大,反射叠加强度随隧道埋深的增加而减弱;论文提出考虑埋深影响的地表振动速度衰减计算公式能更好地反映地表振动速度的衰减规律。研究结果可为地震效应研究和工程施工提供参考。     

隧道开挖对既有管线沉降的影响

隧道施工使周边管线的附加应力及变形加大,严重影响管线安全,而管线监测通常落后于施工,只有正确地预估管线沉降和沉降规律才能保证施工安全。针对这一问题,采用ANSYS分析软件,考虑管土之间的相互作用,模拟隧道台阶法施工的实际过程,探讨隧道浅埋暗挖施工对管线的影响,分析其沉降规律,并与实测值对比,研究管线直径、埋深、材质、埋置年代等对其沉降的影响规律。研究结果表明:模拟值略小于实测值,但沉降规律一致,地下水的损失以及地面荷载都将加大管线沉降;管线的最大沉降与管线直径大致成正比关系;埋深对管线变形的影响较大,近地面处随埋深的加大管线沉降加大,靠近管线处随埋深的加大沉降减小;不同材质管线的沉降从大到小依次是PVC管、混凝土管、铸铁管、钢管;壁厚对管线的影响不大。     

大凉山地区深埋高地应力公路隧道岩爆机理及防治对策

本文以乐西高速大凉山2号隧道工程为依托,对大凉山地区深埋高地应力公路隧道岩爆机理及防治对策进行研究。从深埋隧道岩爆孕育力学角度出发,结合能量及应力条件,运用有限元分析软件MIDAS-GTS-NX分别建立隧道在不同埋深、进深及断面形状的三维有限元模型,对围岩应力特征进行比较分析。研究结果表明：从力学角度来看,岩爆的孕育过程是由弹性转换为塑性,并发生在塑性岩体中,周围弹性岩体负责为其提供能量,围岩储存的能量和开挖导致的应力集中分别是岩爆发生的根本条件和触发条件;隧道埋深、进深以及断面形状是影响隧道岩爆的重要因素,其中埋深对其影响最为明显,围岩最大主应力与隧道埋深、开挖进深及断面大小呈正相关性;隧道埋深在600 m左右时,围岩最大主应力达到45.90 MPa。根据强度应力比法,结合施工钻孔取芯参数,最终结果表明大凉山隧道属于极高地应力区,具有发生岩爆的风险,施工时应当采取相关防范措施。     

地基中混凝土板隔振性能试验分析

为探究将混凝土板埋置在振源下或需隔振位置下这两种布置方式的隔振效果,采取试验研究的方法,测试了有无隔振措施时地表的加速度值,并通过两者加速度比值来衡量隔振效果。结果表明：混凝土板的埋深变化对隔振效果有较大影响,振源下混凝土板埋深参数为0.038时隔振效果显著,增大至0.153后隔振效果明显下降;隔振位置下板的埋深参数从0.019增加至0.076后板上方区域加速度比值明显增大。增大板的宽度有益于隔振,振源下板宽度参数从0.23提高至0.46后隔振效果得到了改善;同样隔振位置下板宽度参数从0.11增加至0.34后板上方振动明显减弱。增加板厚有利于隔振,但小幅度增加板厚对提高隔振效果作用不显著。此外还发现在不改变板总厚度的情况下,换用双层板的隔振效果比使用单层板要差,且双层板层间距的增大会使隔振效果变差。试验中存在当振源高频振动时隔振区内加速度比值较大的现象。由于将板埋置在振源下效果更好,进一步通过正交试验探究了振源下混凝土板隔振效果最优的尺寸及埋深。     

针对占压区X80输气管道的力学行为

为解决由于高钢级X80管道因地面占压而带来的安全运行问题,以实际地质参数为基础,基于ABAQUS有限元软件建立了占压工况下埋地管道三维模型。研究了管土切向摩擦因数、堆载位置、占压区尺寸(占压区域长度和占压区域宽度)等几个关键因素对占压区域下埋地管道应力的影响规律。结果表明：管道最大Von Mises应力随管土切向摩擦因数的增大线性增长;堆载距管道轴线的距离直接决定了管道应力分布;在载荷一定或合力一定时,都可以通过改变占压区域面积来降低管道应力,在载荷一定时,改变占压区长度对其应力分布影响更明显,在合力一定时,改变占压区宽度对其影响更明显。     

软硬地层下双顶管掘进参数对管片及地层的影响性研究

软硬地层中双顶管掘进参数不当所导致的周围土体变形、姿态偏离、刀盘磨损等问题在实际工程中屡有发生。以南宁平花河顶管为工程背景,通过数值模拟研究软硬地层中不同掘进参数组合对周围地表沉降及管片应力的影响。得到结论如下：开挖面掘进压力对地表变形的影响呈现出非线性特征,地表沉降及其减小的速率随着掘进压力增大而减小;注浆压力与横向地表沉降之间呈现出线性递减的趋势,影响区域约为双隧道中心2倍隧道直径范围内;管片最大Mise应力与盾尾注浆压力、千斤顶推力均呈现线性递增的关系,当注浆压力、管片千斤顶推力分别增加10 kPa,每环管片的最大Mises应力相应分别增加64 kPa、17 kPa;开挖面掘进压力增大时,管片应力呈向着非线性递增的趋势,管片应力变化也相应减小,掘进压力从0kPa变化至20 kPa时的管片应力变化率为40~60 kPa的1/4~1/3     

不均匀场地钢制波纹接头埋地管线地震响应

震害调查表明,地震作用下埋地管线主要发生轴向接头拔出破坏,提升接头变形能力可有效地减轻埋地管线地震破坏。提出一种柔性大变形钢制波纹接头,以土弹簧模型考虑管土相互作用非线性特征,考虑两种力学性能的场地土,采用有限元方法对不均匀场地下埋地管线进行地震响应分析。分别建立有波纹管接头连接和无接头埋地管线有限元模型,数值分析了不同地震动作用下波纹管接头对地下管线应力、能量耗散、内力等的影响规律。结果表明：埋地管线在不均匀场地交界面处最大应力显著增加,波纹管接头可以有效减小管道轴力、弯矩以及von Mises应力。     

煤矿开采影响下浅埋输油管线变形及力学响应特性

针对输油管线穿越采动影响区时的管道变形、选型设计和安全防护等问题,以山东某煤矿3308工作面开采为背景,根据该区域地质条件、管道参数及实测数据,采用数值模拟方法分析了煤矿开采影响下管道的受力变形及区域性特征,研究了管道及土体不同物理力学参数对管道所受应力变化的影响。结果表明：受采动影响的埋地管道变形可分为无变形区段、拉压过渡区段和压缩变形区段,拉压过渡区段存在轴向应力方向变化的拐点;3308工作面开采过程中,管道中点处沉降位移最大,与模拟的管道沿线地表最大下沉值相等,管土间的变形为“管-土协同变形”,管道所受轴向应力由管道两端向中点先增大后减小再增大;不同的管道与土体物理力学参数对管道所受轴向应力的变化有着不同的影响,管线选型时需要综合考虑。研究结果可为采动影响区埋地输油管线的选型设计、施工运营和安全维护提供参考。