基坑周边建筑物沉降变形的影响因素

基坑开挖引起的周边建筑物沉降变形是多种因素耦合作用的结果,现有的计算理论很难对此作出全面、正确的解释.采用工程软件FLAC-2D对北京地区桩-锚支护形式下基坑开挖引起的周边建筑物沉降问题进行了模拟分析,得出了锚杆层数、开挖深度等因素对周边建筑物沉降变形影响的一些规律:当建筑物与基坑的距离小于1.5H时,建筑物的沉降量受锚杆层数的影响较大,并随锚杆层数的增加而减小;当建筑物与基坑的距离大于1.5H时,建筑物的沉降量受锚杆层数的影响不大.建筑物的沉降量随基坑开挖深度的增加而增加.当基坑开挖深度小于临界开挖深度时,建筑物沉降位移的变化率比较小,当基坑开挖深度大于临界开挖深度时,建筑物沉降位移显著增加.     

低应力条件下水对斜长岩蠕变性能的影响

利用RYL-600微机控制岩石剪切流变仪,采用分级增量循环加、卸载方式,对金川有色金属公司Ⅱ矿区斜长岩在风干和饱和水2种条件下进行单轴压缩蠕变试验,获得相应的蠕变试验曲线。以试验结果为依据,探讨饱和水对斜长岩蠕变特性的影响。试验结果表明:在同一应力下,饱和水试件的蠕变曲线及蠕变速率曲线均位于干燥试样相应曲线的上方,即在相同载荷作用下,饱和水试件产生相应的变形要大,说明水能加速变形,且饱和状态的比干燥状态蠕变速率达到稳定阶段所经历的时间较长,这与实际结果相一致。     

混合变量遗传算法在预应力网架结构中的应用

针对预应力网架结构设计变量的特点,提出了采用混合变量编码、基于遗传算法的优化设计方法.该方法将杆件截面对应的离散变量和预应力对应的连续变量置于同一水平变量空间,个体编码中同时体现两种变量的遗传基因,避免了割裂设计空间、分级优化而带来的误差影响.为改进标准遗传算法易于发生早熟现象、局部寻优能力差等缺点,优化方法采取了适应度变换、最优保留及自适应遗传等改进措施.算例分析表明,该优化方法合理有效,优化结果满足设计要求,符合工程实践.     

地下洞室围岩劈裂破坏判据及数值模拟研究

对地下洞室围岩劈裂破坏的形成机理和裂纹扩展演化模型进行探讨。根据断裂力学原理,考虑原裂纹对翼型裂纹的影响,推求压剪应力状态下翼型裂纹尖端的应力强度因子K Iwing演化方程。以金川三矿区为工程背景,根据实测的岩石力学相关参数和地质条件,数值模拟其围岩的劈裂破损区。当翼型裂纹应力强度因子K Iwing达到岩石的Ⅰ型断裂韧度KIC时,地下洞室围岩裂纹发生劈裂贯通的破坏判据,用FISH语言将劈裂破坏判据编程内嵌到FLAC3D中确定围岩的劈裂范围。研究结果表明:数值模拟结果可为地下工程的稳定性评价及支护设计提供参考。     

水土化学作用对土体抗剪强度的影响

基于离子效应,以改良路基土体为目的,对土样、水样和粉煤灰的复合体进行室内水化学试验、土体物理力学常规试验和直剪试验,并从水化学的力学效应、水化学、指标线性回归和路基土的改良效果4个方面对土体抗剪强度的水土作用机制进行统计分析。研究结果表明:含水土体的Ca2+,HCO3-,K+和Na+等浓度对土体的原始黏结力和固有黏结力有明显的减弱效应,而NO3-和Cl-质量浓度对其影响较弱;内摩擦角随离子质量浓度的变化离散性很大;K+,Na+,Ca2+和HCO3-浓度以及总矿化度、硬度与黏结力有很好的线性相关性,然而,它们与内摩擦角的相关性较差;当粉煤灰掺入量为10%左右时,对路基土的改良有显著效应。     

基坑周边建筑物不均匀沉降变形的模拟分析

为解决基坑工程对周围建筑物产生影响的问题,应用弹塑性大变形理论对桩-锚支护形式下基坑开挖引起的周边建筑物不均匀沉降问题进行了模拟分析.分别研究了建筑物距基坑8.5、17.0、25.5和34.0 m时,锚杆层数、开挖深度等因素对周边建筑物不均匀沉降变形的影响.研究表明:当建筑物与基坑的距离小于1.5H(H为基坑开挖深度)时,建筑物的不均匀沉降变形受锚杆层数的影响较大,并随锚杆层数的增加而减小,当建筑物与基坑的距离大于1.5H时,建筑物的不均匀沉降变形受锚杆层数的影响不大;一般地,建筑物的不均匀沉降变形随基坑开挖深度的增加呈现正-负-正的变化趋势,即出现了倾斜方向的变化;当基坑开挖深度大于临界开挖深度时,建筑物的不均匀沉降变形显著增大.     

岩石裂纹亚临界扩展实验与压剪流变断裂模型

采用双扭试件的常位移松弛法对金川三矿区的大理岩、二辉橄榄岩和混合岩进行双扭试验,获得其裂纹扩展速率v与应力强度因子KI的关系及岩石断裂韧度,确定岩石亚临界门槛值K0。结合岩石压剪断裂理论和岩石亚临界裂纹扩展试验,建立压剪岩石裂纹翼形流变断裂扩展理论模型,提出翼形裂纹最终扩展长度由瞬时扩展长度和流变扩展长度组成。采用ANSYS断裂力学模块实现翼形裂纹尖端关键点随翼形裂纹扩展的自动生成,建立翼形裂纹流变扩展的数值分析模型。研究结果表明:采用常位移松弛法所测岩石的lg KI-lg v关系有很好的线性规律,3种岩石的K0/KIC在0.6~0.9之间;通过对算例进行理论分析和数值模拟,发现翼形裂纹流变断裂理论模型与数值分析结果很吻合。提出的岩石裂纹流变断裂理论为研究岩石裂纹流变扩展细观机理及岩体工程流变破坏的宏观机制提供了一个新的研究手段。     

多煤层开采导水裂隙带发育与 覆岩破坏高度规律

为了进一步揭示多煤层开采过程中,采动裂隙带发育规律的影响因素与采空区水的变化特性,以公乌素煤矿为研究对象,分别研究了该矿区煤层的覆岩类型及其对覆岩破裂的影响,从理论和数值模拟的角度研究了多煤层开采对覆岩破坏高度的影响.研究结果表明:(1)煤层覆岩越坚硬,覆岩破裂带发育的高度较大,导水裂隙发育就越高,反之,则容易下沉,但不易产生开裂,最终表现为覆岩破坏高度降低;(2)煤层采动过程中,开采厚度、开采方法、工作面跨度、开采深度与导水裂隙带的高度变化呈正相关关系;(3)公乌素煤矿倾斜煤层回采的导水裂隙带的分布沿工作面的倾斜方向整体呈不对称“马鞍形”破坏特征,多煤层下行开采过程中,下部煤层开采可以有效地减小上覆岩层采动引起的应力集中现象,且采空区的卸压范围及高度也随之增加.相关研究成果可为同类型矿井安全开采提供参考依据.