大跨度地下洞室围岩结构面空间展布的确定性研究

以某电站大型地下厂房主变洞为例,研究了大型地下洞室围岩结构面的空间尺度各指标的关系、相关方程的建立、可视化图形展示以及在洞室拱顶与边墙出露位置的确定,从而得出结构面在洞室周边出露的确定性信息.这些确定性的信息将是大型洞室组合块体的确定、确定性块体稳定性评价、围岩岩体质量分类、围岩二次应力计算的基础,同时也为设计和施工技术人员提供了较准确可靠的地质依据.     

大跨度岩体隧道工程块体滑落的概率分析

介绍了块体理论,在沈阳至大连高速公路韩家岭隧道工程岩体结构面的观测和调研的基础上,引入概率理论对被节理切割的岩体中关键块进行了分析,推导了概率分析模型,从而使原来的一些关键块体转化为稳定块体,使滑落块体的数量更接近实际工程,并应用于韩家岭隧道工程稳定性分析中·初步结果表明,块体理论适用于像韩家岭大跨度隧道工程等局部围岩稳定性分析问题,大跨度岩体工程的稳定性主要取决于结构面的产状和物理力学性质,以及临空面的几何形态,提出的概率分析理论符合工程实际·     

大跨度近距离地下洞室群围岩应力分布研究

随着国民经济快速发展,地下空间开发与利用日益增多,且向着大跨度多洞室深部方向发展,因此以大跨度近距离地下洞室群为研究对象,研究其周围的应力分布具有代表性。在对其充分研究之前,总结目前研究现状,发现不足之处,为进一步探究打下基础。     

大跨度、高边墙地下洞室围岩应力与变形研究方法探讨

大跨度、高边墙地下洞室围岩应力与变形问题,是判断围岩稳定程度、进行支护设计、指导工程安全施工、保证洞室长期安全运行的关键因素之一。由于岩体自身结构的复杂性以及影响围岩应力与变形的因素繁多,目前对于该问题仍未形成统一的理论,未得到合理圆满的解决。本文在总结前人研究成果的基础上,系统的探讨了不同方法的优点与不足,并在此基础上提出了大跨度、高边墙地下洞室围岩应力与变形研究的一些思路和建议。     

砂土地层盾构开挖面极限最小支护压力

盾构施工过程中开挖面支护压力控制不当有可能导致周边管线破裂、建筑物倾斜等严重的风险事故.基于Flac3D数值模型及极限平衡模型研究了砂土地层中不同埋深比(C/D)及土层内摩擦角对开挖面失稳模式和极限最小支护压力的影响机制.通过对比分析两种方法,得出现有极限平衡模型由于无法反映开挖面失稳过程中侧压力系数随开挖面位移和埋深动态变化过程,因而与实际极限支护压力存在较大差异.该研究为砂土地层工程实践提供重要的理论依据.     

岩体结构面三维循环加载本构关系

研究岩体结构面在循环加载条件下的三维力学性质。通过对二维数值模型合理推广,建立三维本构模型。法向加卸载本构为逐步硬化的双曲线函数。切向模型基于加载为双曲线函数、卸载为线性函数的本构方程建立,并引入剪切方向角描述三维切向接触特性。考虑峰值剪切现象,以切向塑性功为主要参数,建立峰值摩擦角和剪胀角的磨损方程。以初始剪胀角和残余剪胀角为主要参数建立剪胀方程。数值计算结果与试验曲线的对比表明,该模型体现了各向异性结构面的非线性受力变形特性、表面磨损和不均匀剪胀行为,能较好模拟三维循环加载本构关系。     

双层预应力大跨度地铁车站结构震害模拟与分析

以箱型双层预应力大跨度地铁车站开发为研究背景,采用动塑性混凝土损伤本构模型,用拉压损伤因子描述混凝土在循环荷载下的非线性与疲劳性能,综合考虑了震前土-结构自重应力、钢筋混凝土预应力和地铁车站结构的阻尼效应,对土-地铁结构相互作用系统地进行了地震过程的非线性数值模拟.分析了震害发生时大跨度预应力地铁车站结构的破坏过程、破坏形式和抗震薄弱位置.结果表明:地铁车站侧墙底部外侧首先产生裂缝,之后顶板中板在与侧墙连接处、跨中底部等位置出现裂缝,并迅速开展,部分位置甚至形成贯通裂缝;其中靠近底板位置处的侧墙外侧易产生竖向拉压破坏,顶板和中板的跨中及板在与侧墙连接处易产生水平向拉压破坏;侧墙与顶板底板连接处交替出现剪应力集中.靠近底板处的侧墙外侧与顶板在与侧墙连接处上侧位置破坏时间早,因而是影响框架安全的关键部位.     

不同间距比的大跨度穹顶结构风致干扰效应研究

目的 研究周边建筑物对大跨度穹顶结构屋面风压的干扰效应,揭示周边干扰建筑的距离对干扰效应的影响规律.方法 选取一栋单体大跨度穹顶结构及2种间距比下的风压分布特性进行数值模拟研究,并通过风洞试验验证了数值模拟的可靠性,再基于Fluent数值模拟平台,考虑4种风向角和7种间距比,分析了不同间距比下单体干扰建筑对大跨度穹顶结...     

基于节理岩体损伤本构的洞室位移反分析研究与应用

基于对洞室位移反分析中开挖扰动区处理方法的总结分析,探讨将节理岩体损伤本构应用于反分析研究中的实现方法。通过FLAC3D预留的二次开发接口,修改其内置应变软化模型的数值计算格式,即对位于屈服面以外的应力点采用修正应力张量分量的方式替代主应力修正的方式,使修改后的本构模型可适用于各向异性的节理岩体,同时结合FISH语言编制的节理裂隙几何参数随开挖过程的演化程序实现对节理岩体等效柔度张量的更新,从而完成节理岩体损伤本构的FLAC3D二次开发。采用基于支持向量回归机与PSO-DE优化算法的增量位移反分析方法,应用该本构模型对思林水电站地下厂房围岩参数进行反分析。研究结果表明:对于开挖于含成组展布且相对结构尺寸为小量的断续节理岩体内的地下洞室位移反分析问题,将节理岩体损伤本构引入其中是一个很好的尝试,扰动区内围岩的等效弹模平均降低约为20.13%,计算增量位移值与量测值的相对误差在7.54%~16.56%,反分析成果是合理和可靠的。     

考虑结构面损伤的岩石本构模型与工程应用

含结构面的岩体在应力加载-卸载作用下破坏机理非常复杂,建立含结构面岩体的损伤本构模型是研究的难点。通过对含结构面的岩体建立三维数值模型,研究分析岩体在三轴压缩下的破坏特征,发现含结构面岩体的峰值随着围岩的增加而升高,在单轴压缩下,岩体的峰后强度几乎为零;且含结构的面岩体存在损伤阀值点,得出了岩体损伤劣化行为发生的原因。根据微元统计理论建立了损伤变量与岩体劣化破坏之间的概率密度关系,通过引入修正系数调整了岩体因含有结构面的初始损伤,并拟合出围压与峰前弹性模量的非线性关系,推导出含结构面岩体的损伤本构方程。与已有损伤本构方程进行数据对比,发现本方程可更加准确描述结构面的损伤演化特征,通过FISH语言实现对FLAC3D的二次开发,将本构方程程序化,并以此研究分析了青岛某交叉隧道施工中的沉降问题,发现采用损伤本构模型计算结果与现场实测数据吻合程度较高,反映出损伤本构模型能较好的描述风化花岗岩的损伤劣化效应。建立的含结构面岩体的损伤本构方程对实际施工及理论研究具有重要的参考价值。     

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。     

埋深与围岩质量对隧洞围岩稳定性的影响探究

采用有限元方法,初步研究了隧洞在埋深为33,233,433 m时,在Ⅰ～Ⅴ级围岩的受力、塑性变形和位移变化.研究发现,在同一埋深下,随着围岩破碎程度的增加,围岩的受拉区和塑性变形区逐渐从拱顶、底向边墙转移,并可能在边墙处发生拉应力突增现象,突增幅度随埋深的增加而增大.隧洞的拱顶、边墙和拱底都会产生较大位移;随着埋深的增加和岩体的破碎,拱顶和拱肩的位移会超过其他部位.计算结果和已有的模型试验结果相比较,论证了研究方法和结论的合理性.     

既有大跨空间钢结构安全性评定方法

从构件角度对既有大跨度空间钢结构的安全性评定方法进行研究,根据<建筑结构可靠度设计统一标准>(GB 50068-2001)规定的结构构件承载能力极限状态的可靠度指标,提出既有钢结构构件的安全性等级应划分为安全与不安全两等级.基于荷载模型和抗力模型,确定了作用于既有大跨空间钢结构的各类荷载标准值.以分项系数确定的抗力与可靠度指标确定的抗力相对误差最小为原则编写可靠度程序,得到适合既有大跨空间钢结构评定的γG=1.2,γQ=1.3,以及各类构件的最优抗力分项系数.在综合考虑构件权重的基础上,提出了以整体性、承载安全性和整体稳定性的最低等级作为结构安全性等级的安全性评定方法.     

大埋深高地压弱结构面顶板岩层诱发冲击地压离心模型试验

针对赵楼矿井首采区近1 km深部拟开采的3煤(即山西组稳定可采煤层)冲击地压问题,考虑断层切割顶板的实际情况,概化出弱结构面顶板工程地质模型并进行离心模型试验。研究结果表明:对于离心模型模拟的弱结构面顶板条件,直接顶来压过程中煤柱压力较低,而老顶来压过程对煤柱受力的影响明显,是引起冲击地压的主要动力来源;顶板被断层切割时,顶板岩层的完整性受到破坏,应力在构造部位重新分布,形成构造应力集中,是引发冲击地压的危险部位;回采工作面揭露断层后,下盘顶板沿断层面失去煤体支撑而形成悬臂梁,由此大大降低了顶板的支撑强度,容易发生因顶板突然断裂而形成的冲击压力,这种构造条件下厚-巨厚层极坚硬顶板易发生冲击地压。研究结果为赵楼矿井巷道的合理布置、支护及采动冲击地压的潜势性评价提供了重要的参考依据。     

架空输电线路大跨越导线微风振动试验

为了掌握架空输电线路大跨越导线微风振动特性,设计制作了大跨越导线微风振动试验模型,研究了不同张力作用下,安装防振锤前后大跨越导线的振动响应,重点分析了防振锤耗能效果以及安装位置对导线振动的影响,并与理论分析结果进行对比,提出了大跨越导线防振锤的安装位置计算公式。试验结果表明:运行张力对大跨越导线微风振动影响较大,导线本身的阻尼线对微风振动的抑制作用十分有限;安装防振锤的导线振动幅值小于未安装防振锤的裸导线,但随着张力的增大,防振锤的防振频段收窄,防振效果降低;防振锤的安装位置对导线振动影响较大,防振锤安装位置应兼顾各激励频率下的振动波长;FR-4型防振锤的最佳防振频段为15~25Hz,对于抑制大跨越导线的高频和低频振动效果较差。     

爆炸荷载作用下大跨度动被覆结构荷载分布规律

为了研究常规武器爆炸作用下大跨度被覆结构的荷载分布规律,首先通过现有经验公式的计算对比,指出了现有公式的适用范围和局限性;其次利用岩(土)中地冲击经验公式,计算得到了不同跨度和不同爆距时环向各点自由场应力的分布规律和峰值应力包络图,并将部分计算结果与数值模拟进行对比,规律基本一致;最后将拱结构环向各点自由场径向峰值应力...     

基于Barton-Bandis准则的岩体破坏模式快速识别方法

岩体由岩石和结构面网络组成，结构面强度模型对岩体稳定性分析起着决定性影响。本文详细探讨了Barton-Bandis准则在岩体结构破坏模式判断中的应用。首先，推导了当结构面服从Barton-Bandis准则时，结构面屈服时倾角的取值范围，提出了结构面屈服的判据，并采用数值模拟法验证了理论推导结果的正确性；基于理论推导的结果，并假定岩石服从Mohr-Coulomb准则，提出了一种岩体结构破坏模式的快速识别方法，将岩体结构破坏分为“不发生破坏”、“沿结构面发生破坏”、“沿岩石发生破坏”和“同时沿岩石和结构面发生破坏”四种模式，并验证了该识别方法的正确性。本文研究成果可以为工程实践的岩体结构破坏识别提供理论指导和技术支持。     

B-R准则在大跨空间结构风致动力稳定中的应用

大跨空间结构在风荷载下容易出现动力失稳,属于非保守荷载下复杂系统的动力稳定性,目前研究得较少.动力稳定性问题因具体问题而采用不同的研究方法,首要任务是确定合适的动力失稳判别准则.李亚普诺夫运动稳定性理论是研究动力稳定问题的经典理论,但难以直接应用于复杂结构.BUDIANSKY等提出的B-R准则基于动力响应来判定系统的动力稳定性,可以较好地适用于非保守荷载下结构系统的动力稳定性研究.通过理论分析和算例验证,文章阐明B-R准则本质上是李亚普诺夫意义上的动力失稳判别准则.然后通过对一单层柱面网壳干煤棚模型进行风洞试验,获得结构表面的风荷载时程.根据试验结果,对结构系统进行非线性动力分析,进一步验证了B-R准则在大跨空间结构风致动力稳定性研究的适用性.     

盐层内油气储库建造稳定性建模分析

岩盐是一种特殊的岩体,具有良好的流变性、裂隙少、孔隙率低、渗透率低等优良的物理性质;同时水溶采矿的发展比较快,溶腔的利用得到了广泛的关注。就圆形溶腔作为油气储库的稳定性方面,建立了数值模型,以此作为长期稳定性计算的依据。