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1.
龙游石窟1号洞和其他4个洞体,开发16a来,在取得了丰硕的社会经济效益和学术成果的同时,洞体在自然力的作用下,出现了严重的破坏。构成石窟的柱、墙和顶板陆续出现裂缝。其原因是构成洞体的泥质砂岩易于风化、易于流变,在干湿交替和温度变化的情况下极易破坏。同时处于浅埋状态的洞室顶板、柱子、墙体强度不足,在自重作用下发生以冲切、剪切、弯曲为主要特征的破坏形式。开发时施加的外部荷载加剧了这种破坏。针对这些破坏形式,加固方案宜采用整体设计分步实施的方案。先柱墙,后顶板。柱墙加固以柱支撑为主要手段,顶板以梁支撑为主要手段。两者相互联系形成一个美观的加固体系。 相似文献
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现场调查发现：古人在建造北响堂寺石窟3号窟时，至少运用了3点符合现代科学原理的方法和技术，其中包括效果良好的选址、洞窟斜墙“设计”和排水系统等。这对现代工程地质和岩石力学研究的发展具有一定借鉴作用。笔者从工程地质和岩石力学角度对其上述工程科学亮点进行了详细论述，对于斜墙“设计”的论证是借助于Flac-3D三维数值计算进行的。通过对斜墙开挖下石窟围岩关键部位的拉应力分布情况、剪应力的大小以及变形等的分析，表明斜墙“设计”可使围岩的应力条件得到多方面的改善，有利于石窟的稳定。 相似文献
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云冈石窟第9、10窟列柱地质病害特征与加固设计 总被引：3，自引：0，他引：3
以第9、10窟的列柱为代表,在现场地质病害调查、室内测试和分析计算的基础上,对其地质病害进行了研究,制定了支撑方案,并采用围岩与支撑结构耦合有限元模拟方法对支撑结构的可行性和加固效果进行了计算分析。结果表明,列柱底部的应力σ1和最大剪应力τmax集中明显,τmax的最大值出现在列柱底部,从受力条件看列柱是整个围岩中受力条件最差的部位,安全隐患最大;列柱的抗压稳定性系数都不能满足规范要求,处于不安全状态;采用框架式钢管混凝土支撑框柱的支撑方案,其应力分担效果明显,列柱上所承担的竖向荷载与现状相比平均降低了63%,与现状+Ⅷ度地震相比平均降低了70%;其抗压稳定性系数可以提高到3.76～4.02,能够有效地起到保护列柱的作用,使列柱处于稳定状态。 相似文献
4.
龙游石窟是一个大型的古地下洞室群,具有重要科学和文物价值。为论证古人在龙游石窟23号古地下洞室的洞口设置23-1号斜坡柱的科学性,开展了稳定问题的相关研究。通过对23号洞的地形地貌、地层、构造、地震等方面开展现场地质调查、三维激光扫描和电镜扫描、X射线衍射试验,分析了23-1号斜坡柱岩体的微观性质。结合岩石的物理力学试验和数值反分析方法,反演分析获得了23-1号斜坡柱的物理力学参数。在以上研究的基础上,通过采用假想相同平均截面,同体积的直立岩柱代替原有的23-1号斜坡柱,利用FLAC3D软件对比分析了两种不同岩柱的洞体力学特征。研究结果证明了古人设置23-1号斜坡柱明显优于直立的同体积岩柱,有利于洞室的稳定性,由此论证了古人设置倾斜岩柱的科学性。这一科学发现对现代采矿工程、地下空间的开发与利用、岩土工程的设计与施工具有重要的参考价值。 相似文献
5.
千余年来,云岗石窟遭受了严重的渗水病害,同时,因构造节理和卸荷裂隙的切割,降低了石窟的立柱岩体稳定性,其中的第9#、10#、12#窟的窟前立柱岩体风化严重,已威胁到石窟安全,需及时采取措施进行加固.作者通过现场勘察和病害调查,采取岩样和水样进行测试分析,并对石窟岩体进行了三维计算机数值模拟分析,其目的是查明石柱承受荷载的大小及应力分布情况、石柱岩体的强度及安全系数、评价立柱岩体的稳定性,为石窟防治和加固设计提供科学依据.研究表明,在9～10#和12#窟立柱岩体顶部的压应力分别由成窟前的0.45MPa、0.44MPa增加至成窟后的1.29～1.31MPa和0.94～0.96MPa,分别增大了近3倍和2倍以上;荷载最大值在第10#窟的④号柱的上部,达3741kN;立柱岩体的极限单轴抗压强度为1.95MPa;按现行规范的要求,六根岩体立柱都处于不安全状态,必须对9#、10#、12#窟进行立柱加固整治. 相似文献
6.
石窟薄层顶板破坏的早期潜在原因分析 总被引：5，自引：5，他引：0
为了探讨导致某石窟4号硐顶板破坏的最初潜在原因,根据石窟变形破坏规律及结构边界条件,采用粘弹性薄板理论,给出了广义开尔文模型下岩层的粘弹性变形、应力解析解。为了在任意一时刻给出全域应力、位移的分布状态,提出了一种解析解全域逐点搜索法,将全域划分细密网格,用所建立的解析解计算每小区中点的应力及网格点位移值。通过分析计算,给出了石窟顶板随时间变化的位移场、变形规律及顶板可能产生受拉破坏的变化规律,其中,有两处的受拉区分界线与现在的破坏裂缝线基本吻合,说明石窟成形初期,因内能释放而产生的受拉区及其边界分界线是后来真正破坏的早期潜在不稳定源。这一结论对保护和维护石窟稳定性具有实际参考意义。实例表明,所建立的模型及分析方法是正确和合理的,方法及结论均具有通用性。 相似文献
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石窟寺是宝贵的石质文物,但在复杂的赋存环境、长期的侵蚀风化以及人类活动的影响下产生了多种变形破坏问题.详细的破坏分类体系是石窟寺病害表征、解释、分级和预测的基础,而目前尚未有针对石窟变形破坏的综合分类方法.分析了川渝、陇东地区代表性石窟的工程地质条件和变形破坏特性,将石窟的变形破坏类型分为工程地质成因型和工程地质力学型,建立了2大类、6亚类、24种破坏现象的综合分类体系.采用工程地质类比法对比了石窟变形破坏及诱发机制的南北差异.陇东石窟因卸荷产生的变形破坏更多,而微环境扰动带来的变形破坏在川渝石窟更突出.在微环境扰动下,川渝石窟的破坏响应以鳞片状剥落破坏为主,而陇东石窟以渔网状剥蚀破坏为主. 相似文献
8.
石窟是一种佛教建筑，以往均从宗教、文化和艺术等方面加以研究，但开凿石窟离不开一定的地质地貌，尤其是岩石条件，因此，石窟与地学，特别是岩石有着密切的关系。着重岩石与石窟的关系探讨石窟的地学基础及其分类，从地学的角度探讨有关石窟的保护问题。 相似文献
9.
云冈石窟危岩发育的成因分析 总被引：1，自引：1，他引：0
云冈石窟发育危岩,在国内砂岩石窟中具有代表性;对云冈石窟危岩发育的成因分析,可指导砂岩类石窟危岩的防治。采用工程地质的研究方法,从内在环境条件和外在环境条件两个层面,对云冈石窟区域危岩的发育条件进行系统分析。箱形向斜和断裂是云冈石窟区域危岩发育的宏观构造成因,近东西向的张裂隙和北东向剪切裂隙直接控制石窟区域内危岩的发育。石窟陡崖的高差直接控制岩坡卸荷带的发育规模,也决定着危岩体的致灾能量。软硬相间的岩层差异风化形成陡崖和岩腔,构成危岩体形态。裂隙水及降雨直接影响岩体稳定性。冻融、温差、干湿交替长期作用于岩体,导致危岩体稳定性不断劣化。人工开凿洞窟破坏崖壁应力状态,是危岩失稳的影响因素。云冈石窟危岩体成因分析结果为指导危岩体防治提供了重要依据,对危岩体稳定性分析具有重要意义。 相似文献
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针对目前盾构隧道纵向结构安全诊断面临的瓶颈,提出了一种物理信息双驱动的隧道纵向结构力学性态智能诊断方法。通过将表征隧道纵向结构力学性态的物理方程嵌入物理神经元中,利用实测数据作为信息神经元综合构建了物理信息双驱动的神经网络（physics-informed neural networks,PINNs）模型,可实时更新反演盾构隧道结构参数、周围地层参数以及荷载分布规律,继而正演求解隧道的纵向结构力学性态。将反演得到的参数进一步用于其他隧道段的分析,以实现长距离盾构隧道结构纵向智能诊断。算例与工程实例应用表明,提出的PINNs模型能有效求解隧道结构纵向问题,且相较传统的纯数据驱动的深度神经网络（deep neural network,DNN）模型,PINNs模型表现出了显著的泛化能力与鲁棒性,具有十分可观的工程应用前景。 相似文献
11.
作为具有大跨度、超浅埋等特点的千年古地下洞室群,龙游石窟吸引着众多前来研究的岩石力学家和工程地质学家。近些年来,龙游石窟的3号洞顶板多处出现了开裂和离层。安装在3-1号岩柱周围起支撑洞室作用钢柱上的应变片数值也发生了变化。据分析,这些现象出现的一个重要原因是3-2号岩柱强度降低引起洞室围岩受力条件的改变。利用FLAC3D数值软件,借鉴强度折减法,对3-2号岩柱强度降低引起上述变化的情况进行了模拟。数值模拟的结果可以较好地解释上述现象。在此基础上,进一步对3号洞顶板和其他岩柱的应力变化等进行了数值分析。结果表明:①3-2号岩柱的强度已有所下降,并有继续降低的趋势;②随着3-2号岩柱强度的降低,顶板的裂缝将不断增长、增多。其结果可为3-2号岩柱强度降低过程中洞室围岩力学行为的科学分析、预测及石窟的保护等提供依据。 相似文献
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河南洛阳龙门石窟溶蚀病害机理的研究 总被引：2，自引：2，他引：2
河南洛阳龙门石窟位于碳酸盐岩体中,易于溶蚀。近年来,石窟区伊河水以及雨水中Cl-、SO2-3等有害离子明显增加,加剧了石窟的岩溶病害。在龙门石窟溶蚀现4、NO-4、NH+状调查的基础上,从岩溶的空间分布规律、岩体结构渗水连通网络和微观结构等方面探讨了溶蚀病害的机理。提出治理龙门石窟溶蚀病害的根本途径是治水,应该通过裂隙注浆,设置地表防渗铺盖和地表排水系统等止水措施,杜绝雨水入渗到洞窟内溶蚀雕刻品。此外,对现有岩溶沉淀物可以采用软化剥离的方法进行人工清除,对雕刻品上的溶洞、溶沟等可采用石窟原岩岩屑调制的修复砂浆进行充填修复。 相似文献
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龙游石窟1-5号洞室群几百年来一直处于水下,1992年首次被抽干水用于开发旅游。由于抽水前后环境的强烈改变,以及洞内干湿交替明显,所以洞室围岩风化和破坏都十分严重。其中,本文所讨论的3号洞第3－2号岩柱就是已发生严重开裂,并亟待加固。为对该岩柱的加固提供科学依据,需准确把握变形破坏发展情况和据此研究它的变形破坏机理。为此,作者采用JSYCB-73系列电感式测缝仪和钢尺等手段对岩柱开裂的宽度和长度进行监测。根据监测所取得的大量数据和地质条件,对该岩柱的开裂机理进行了分析,得出了以下结论:（1）用来加固邻区的混凝土喷层的重力部分转移到该岩柱上,从而增加了荷载;（2）由于洞内渗水严重、干湿交替、温差变化较大等使风化作用加大。结果,导致该岩柱的强度降低。（3）该岩柱强度的降低和所施加荷载的增加等两个因素最终导致了岩柱被压裂。根据上述研究结论,并考虑文物保护和旅游的需要,提出了治水、地表卸荷、岩柱加锚、加箍等加固措施。加固后的监测数据表明,开裂已不再发展,岩柱已处于稳定 相似文献
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关于龙游石窟4号洞4-2号岩柱长期抗剪强度反分析问题的讨论 总被引：7，自引：2，他引：5
对于地下工程来说,围岩的长期抗剪强度从来是工程设计者和研究者所关心的课题。但历来仅根据持续时间十分 有限的试验来确定。因此从某种意义上说,由这类试验所得到的,并非真正意义上的长期抗剪强度。所以,本文提出的根据 龙游大型古地下工程即龙游石窟岩柱(包括柱础)的剪坏现象反算岩柱的长期抗剪强度的成果,是很有理论价值的。本文将 以龙游石窟4号洞的4-2号岩柱为对象作古地下工程岩柱长期抗剪强度的反演研究。为了在反演中能进一步考虑剪切面上 各部位的应力变化,作者还借助于FLAC-3D分析结果对不同部分分别进行研究,从而取得了较好的反演结果。 相似文献
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龙门石窟碳酸盐岩体文物风化作用模拟试验研究 总被引：3，自引：1，他引：2
为了研究凝结水对龙门石窟碳酸盐岩表面的风化作用机理,在现场进行凝结水观测、CO2浓度监测的基础上,利用自行研制、能模拟现场温湿度环境、能提供CO2外部来源,并能对反应过程进行监控的室内模拟试验装置系统对石窟碳酸盐岩风化作用进行模拟实验。实验结果表明,凝结水会造成碳酸盐岩表面的溶解,在CO2加入的条件下风化效果加剧,岩石的质量损失和孔隙率同时增大。经过78次的模拟试验后,灰岩岩样质量损失率为0.077%~0.088%,孔隙率由实验前的0.39%~0.40%增长到0.71%~0.74%;白云岩岩样的质量损失率为0.032%~0.038%,孔隙率由实验前的0.61%~0.68%增长为0.77%~0.85%;灰岩和白云岩的平均溶蚀深度分别为89.475μm和36.865μm,溶蚀速度分别为0.0956μm/h和0.0575μm/h,风化溶蚀作用对龙门石窟文物的影响破坏较大。 相似文献
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切削式隧道洞门结构处于复杂的三维受力状态,需要采用三维数值计算才能得到相对正确的结果,为对计算模式进行简化,对Ⅴ级围岩条件下,1: 1.5坡度的正削式隧道洞门结构进行了尝试。首先对明挖法施工的洞门模型试验和三维数值计算所得到的拱顶围岩压力进行了验证,接着从研究围岩压力分布和结构受力特性着手,得到了结构横、纵向内力的控制截面,拱顶荷载q与 的关系,绘制了横向的压力分布图式,并给出了纵向荷载的计算方法,从而将三维地层结构数值计算模式简化成横向封闭环和纵向弹性地基的平面荷载-结构计算模式,分别计算横、纵向内力。 相似文献
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Investigation of a Limestone Pillar Failure Part 2: Stress History and Application of Fracture Mechanics Approach 总被引：1，自引：0，他引：1
Summary Observed pillar failure could not be explained by comparing pillar strength with stresses on the pillar induced by mining
activities. Instead, the effects of the combined stress history of strata and pillar on the deformational response of rock
mass and rock were assessed. Application of the principles of fracture mechanics, i.e., extension strain and strain energy
release rate criteria gave a reasonable explanation for the observed pillar behavior. The derivation of the required fracture
mechanics parameters from laboratory tests is described, and the necessity of an interdisciplinary approach to rock engineering,
i.e., the use of historical geology, engineering geology, mining engineering and rock mechanics, is mandated. 相似文献