纸坊隧道压力拱拱体的确定

采用大型有限元软件ANSYS对炭质板岩的纸坊隧道进行数值模拟研究.通过应力路径分析方法来确定炭质板岩围岩中压力拱拱体的内、外边界,从而确定出此类围岩形成的压力拱的位置及形状.首先,可以形象的、直观的指导纸坊隧道的合理设计和安全施工,从而节约初支及二衬的荷载储备量,不造成材料浪费.加快安全施工进度,节约成本造价.其次,可...     

原岩应力对大型硐室位置选择的影响

地下工程开挖以前，必须了解原岩应力，为岩体工程设计提供科学的理论依据，选择正确的硐室位置，以最大限度地提高成形硐室的稳定性，对工程设计具有十分重要的意义。     

压力平衡拱应力状态相似物理模拟研究

相似材料模拟是通过建立相似物理模型，观测研究难以用数学描述的系统特性，研究原型系统与模拟系统间相似特性的。模型与原型的区别，仅在系统要素的序结构和特征值有一定的比例大小，而支配系统特性的本质不变。从系统仿真角度上说，建立相似的物理模型，可称为相似物理仿真模拟。通过相似材料模拟，对压力平衡拱处岩层的水平应力和竖直应力的观测。     

硐室形变围岩压力弹塑性分析的统一解

基于统一强度理论 ,推导得出了硐室形变围岩压力的统一解 ,可以广泛适用于岩土类材料 ,修正的芬纳公式为其特例。当不同程度地考虑σ2 的影响时 ,可得出一系列的围岩压力和塑性松动圈半径 ,根据岩石力学性质试验结果和实际工程情况 ,合理确定统一强度理论参数 b,可正确地确定围岩压力的大小 ,从而合理地选择支护结构。由计算结果得出 ,取不同的 b值对塑性圈半径影响不大 ,但对围岩压力影响较大。     

考虑压力拱效应的应力敏感实验

 低渗储层一般具有较强的应力敏感性,目前进行应力敏感实验研究时,均假设上覆压力不变。事实上,油气开采时,上覆岩层中会产生压力拱效应,作用于储层的上覆压力减少,从而影响应力敏感实验结果。以压力拱理论为基础,计算了苏里格气田不同形状储层的压力拱比,确立了苏里格气田气藏开采时的上覆压力和有效应力表达式,首次将该理论应用于应力敏感实验。得到了苏里格气田不同形状储层以及不同渗透率级别条件下的应力敏感特征。结果表明,苏里格近椭圆柱体储层和近饼形储层的压力拱比分别为0.12和0.28,与常规应力敏感实验相比,考虑压力拱效应时,测试渗透率高于常规实验渗透率,应力敏感程度降低。流体压力降低25MPa,初始渗透率≤0.1mD的低渗致密储层,压力拱比分别为0.12和0.28时,对应的渗透率分别为常规应力敏感实验渗透率的1.2和1.5倍;初始渗透率在10~50mD,压力拱比分别为0.12和0.28时,对应的渗透率分别为常规实验渗透率的1.01和1.02倍。低渗透储层受压力拱的影响程度大于高渗储层。     

用洞壁变形验算与预测地下工程的稳定性

本文首先介绍用弹塑性理论研究无支护隧洞洞壁围岩的稳定性。当判别为不稳定时,隧洞需立即支护。然后,用粘弹性理论研究支护和围岩联合作用时的稳定性。并介绍用径向位移与位移速度的流变数学模式研究围岩的稳定性。     

地下工程风险评估准则分析与研究

结合地下工程的特点，建设性地提出了地下工程风险评估准则，其成果成功地应用于北京市城市地下道路系统规划设计的研究中。     

基于组合拱理论的锚网喷支护技术在硐室支护中的设计与应用

随着煤矿开采深度的增加,巷道围岩应力也逐渐增大,传统的支护方式已不能满足复杂地质条件下围岩受力的要求。本文根据一450水平电车库充电硐室的地质条件,采用了组合拱支护理论设计了锚网喷支护方案,提出了较为合理的施工参数与施工工艺,充电硐室的支护取得了比较好的效果。     

地下工程在构造应力作用下的变形与支护特点

采用数值计算方法,对处于较高构造应力作用下的地下工程的变形和支护特点作了深入分析。     

油气田开发过程中的压力拱效应

 与矿山开采类似,油气开采时,储层和上覆岩层中会产生不均匀变形,从而在上覆岩层中形成压力拱。本文对油气开采时,储层和上覆岩层的变形特征进行了总结,利用现场实例说明了压力拱效应在油气开发过程中的存在性,同时对压力拱的表征参数以及计算方法进行了总结。提出了如果低渗和致密储层忽略压力拱效应,将会夸大应力敏感对储层开发特征的影响,同时导致该类储层开发策略的错误制定。对于该类储层,压力拱将会使得上覆岩层的部分重量传递到外围岩层中,有效地防止储层进一步变形,部分消除应力敏感的影响。压力拱将随着压降漏斗半径的增加而不断地向外扩展,可以增大压降漏斗内外裂缝的导流能力,从而提高油气井的产量和采收率,因此压力拱比较大的低渗致密储层可以适当放大生产压差。     

地下工程围岩稳定性分类的突变级数法研究

提出基于突变级数理论的地下工程围岩稳定性分类的评价方法.根据突变级数理论,对影响地下工程围岩稳定性的因素(包括岩石质量指标、岩石单轴饱和抗压强度、完整性系数、结构面强度系数和地下水渗水量)进行多层次分解,对数据进行归一化处理,结合突变理论与模糊数学理论,进行综合量化运算,得到最后的评价类别.利用广州抽水蓄能电站一期工程的12个实测数据和插值法得到的18个学习样本,建立地下工程围岩稳定性分级的突变级数模型,并用于电站二期工程22处围岩的稳定性分类中.研究结果表明,突变级数法的判别结果比较符合实际,并与人工神经网络法、支持向量机法判别结果较一致,为地下工程围岩稳定性分类提供了一种新方法.     

下穿隧道围岩蠕变对地下人防工程底板受力及变形影响研究

随着城市地铁建设进程加快,地铁隧道下穿人防工程时有发生,隧道和人防工程之间的相互影响成为目前迫切需要解决的问题。由于岩土体具有蠕变特性,研究其蠕变条件下的长期稳定性成为研究热点。采用D-P屈服准则耦合时间硬化率蠕变模型的有限元软件,研究了隧道不同埋深和直径以及穿越地下人防工程时围岩蠕变变形以及人防工程底板弯矩变化规律,弥补了弹塑性分析的不足。人防工程的存在减小隧道拱顶下沉;隧道衬砌减小隧道沉降以及人防工程底板弯矩。隧道埋深越大,隧道与人防工程底板净距值越大,人防工程底板弯矩越小;隧道直径越大,人防工程底板弯矩越大。一定埋深情况下,配筋率越大,最大允许隧道直径越大。埋深15~30 m,直径10~14 m时,隧道拱顶下沉随隧道埋深或直径增大而增大,增幅约为埋深或直径每增大1 m,沉降增加约0.018 m。不同隧道埋深或直径下,隧道拱顶下沉与人防工程底板弯矩呈线性关系。     

陡倾角层状岩体中地下洞室围岩的变形

考虑到层状岩体顺层滑移和弯曲变形的特点,将Cosserat介质理论引入到大型地下洞室的开挖模拟中,基于Matlab编制了考虑偶应力的有限元程序,并对一个简单地下洞室模型进行模拟分析。结果表明:洞周围岩的变形随层面间距的增大而减小,洞室变形的不对称性在层面间距越小的情况下越明显;大型洞室高边墙的位移随层面倾角先增大后减小,反倾向一侧的位移在倾角为60°达到最大,而顺倾向侧边墙在30°达到最大;在洞室的同一高度处,当岩层倾角缓时顺倾向侧洞周位移要大于反倾向侧的位移,而当倾角变陡后,顺倾向侧洞周位移要小于反倾向侧的位移;层面的切向刚度对洞周位移影响很大,洞周位移随切向刚度系数的减小而迅速增大,但切向刚度系数减小到一定程度后将趋于稳定。数值模拟表明用Cosserat介质来模拟层状岩体是合适而且方便的。     

地下工程的逆作法施工技术

介绍了地铁、地下商场等地下工程的逆作法施工技术，对该技术的特点、施工步骤及适用范围进行了简要总结。     

基于土拱效应的挡墙后砂土主动土压力计算分析

为研究土拱效应下挡土墙后砂土的主动土压力,考虑墙土摩擦角对土体滑裂面倾角的影响,对圆弧形的小主应力拱进行理论分析,计算得到不同深度处的土拱微分体水平宽度及小主应力拱形状表达式。根据所得的拱形状,提出沿小主应力拱轴方向划分微分单元体的拱弧微分单元法,并将其用于求解挡土墙主动土压力,得到了挡土墙主动土压力的理论公式。与试验数据及其他理论方法的比较表明该方法所得理论公式与模型试验结果吻合得较好。     

隧道压力拱与围岩变形关系

压力拱是隧道工程开挖后围岩的自承载现象,对隧道稳定有着重要意义。通过数值分析可以发现,压力拱拱体内的岩体变形增长缓慢,压力拱内边界与隧道之间的岩体变形急剧增加;压力拱内边界越靠近隧道,隧道的变形量越小;压力拱厚度小,外边界处的变形也相对较小。在节理倾角分别为30°和60°及不同的节理间距条件下,压力拱位置、形态及拱体厚度均有所变化。     

大跨度地下洞室工程技术发展

通过对中国古代大跨度地下洞室工程进行分析和研究,总结中国古代大跨度地下洞室工程在设计和建设中的技术和经验,并在此基础上,进一步研究我国当代新建大跨度隧道和洞室工程技术的现状,对典型的大跨度海底隧道工程、铁路隧道工程、竖井工程、液化石油气储藏洞工程、不良地质条件下的地下工程、水利枢纽地下电站工程、穿黄隧道工程和软土地下大跨度工程的技术工艺进行分析和总结,并提出大跨度地下工程技术的发展趋势,对推动我国的工程技术发展具有一定的借鉴意义和参考作用。     

水帘柜对地下工程火灾的消烟降温性能分析

为研究地下工程火灾时内部消烟降温新技术,使用装置结构简单、清洁水利用效率高的改进型水帘柜对火灾烟气进行处理,通过设置水旋清洗段和吸附净化段以提高对烟气的消烟降温效果。运用相似准则建立小比例模型实验台,研究不同火源热释放速率下烟气经水帘柜处理后的温度变化、能量耗散和能见度变化。实验结果如下:火源热释放速率越大,水帘柜对烟气的降温效果越明显;烟气经水帘柜壁面散失的热量占主要部分;水帘柜对火场能见度提升具有显著效果,且能见度提升与火源的热释放速率呈负相关。     

地下工程渗流场与应力场耦合的相似材料模拟

针对工程岩体中存在的渗流场与应力场耦合问题,在研制固液耦合实验材料的基础上制作了固液两相相似材料模拟模型,通过地下煤炭开采中渗流场与应力场耦合的相似材料模拟,得到了水在工程破坏岩体中的渗流以及岩体在渗流场作用下的破坏规律,确定了上湾保水采煤工作面的合理推进距离及基岩保护层的厚度。实验得出的结论和现场实践所取得的结论一致,进一步证实了实验的可靠性,这一实验的成功为以后研究渗流场与应力场的耦合开辟了新的途径。     

土中拱形结构抗爆试验设计与分析

为实现在化爆条件下土中拱结构荷载分布规律、结构动态响应以及破坏模式等的试验,利用爆炸作用原理和传感器技术理论,在考虑结构抗爆试验基本要求的基础上,设计了野外拱结构爆炸试验。拱结构为现浇钢筋混凝土结构,安装传感器后进行覆土。为有效测量相关数据,试验使用了多种传感器,包括应变传感器、加速度传感器、压力传感器及位移传感器等。给出了拱结构抗爆试验传感器布置情况,介绍了测试基本原理,建立并分析了连接传感器、起爆和同步触发以及数据采集存储几个主要组成部分的动态测试系统。试验结果表明,试验设计满足抗爆试验要求,对其他类似的测试试验可提供一定参考,为土中拱形结构的设计提供依据。