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基于膨胀本构的石膏岩隧道衬砌缓冲层厚度优化研究 总被引：1，自引：0，他引：1
膨胀性围岩对隧道衬砌结构均有特殊要求,针对重庆梁忠高速公路礼让隧道膨胀性石膏岩的衬砌结构改进问题,基于Noorany修正膨胀本构建立数值计算模型,对增设的EPS缓冲层结构进行厚度优化和隧道结构稳定性研究。采用FLAC软件对开挖后的隧道初期支护、缓冲层和二次衬砌3种结构的力学状态进行多因素对比模拟分析,得到了一定工况下隧道支护结构的最优缓冲层厚度为40 cm。在现场采用该厚度的EPS缓冲层作为初衬与二衬间的支护结构,通过现场监测,缓冲层与二衬间的接触压力均小于规范预警值,表明支护结构优化方案可靠性较高。理论及应用研究均表明,衬砌结构中增加EPS缓冲层是富水膨胀性围岩隧道的有效支护形式和潜在灾害防治措施,该优化方案及其设计分析方法对类似工程均具有重要的推广应用价值。 相似文献
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山岭隧道的建设无法完全避免大变形灾害,侵限后大变形初支更换时机不当不仅会延误工期,而且有可能导致隧道塌方等事故造成二次危害。以云南安企村1号隧道塌方事件为背景,基于收敛–约束原理,分析隧道发生大变形并施加临时钢支撑后围岩与支护相互作用的应力变化,得到围岩在初支及临时钢支撑作用下的应力–变形关系。利用离散元软件3DEC,分析了不同处治时机对大变形隧道围岩应力及岩块与节理破坏情况的影响。在模型隧道拱顶沉降达到最终位移(当拱顶沉降速率小于等于0.2 mm/d)的70%、75%、80%、85%、90%、95%、100%时进行变形初支更换,对重新平衡时隧道周围应力分布、岩块破坏量和节理破坏面积进行了统计。结果表明,拱顶沉降达到最终位移的90%时围岩应力与100%时基本相同;90%时换拱后重新达到稳定时节理破坏面积比在100%时换拱小,围岩应力与岩块破坏量与100%时基本相同,因此隧道大变形处治可以在围岩达到最终位移值前的一定范围时进行。研究结果不仅可以提高大变形处治过程的安全性,而且可以大大减少处治时间,具有重要的研究及施工参考价值。 相似文献
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深部矿井开采极易诱发矿柱型岩爆,矿柱型岩爆严重威胁着矿山的安全高效开采,为探究矿柱型岩爆破坏机制和前兆信息,选用自贡红砂岩进行单轴压缩试验,并采用主动超声和被动声发射对破裂过程进行监测,联合主动超声与被动声发射监测数据对波速进行层析成像反演,分析试样破裂过程中波速演化规律。研究结果表明：砂岩试样在加载过程中速度模型呈现高度非均质性,在加载过程中会出现低速区,且声发射事件集中出现在低速区内部;P波速度离散度可反映全局波速变化特征,在峰值附近变化剧烈,随荷载增加P波速度离散度持续增大;声发射事件在峰前、峰后定位结果相差较大,峰前阶段声发射事件随机分布,峰后阶段声发射事件定位结果集中。此外,研究发现选用均质速度模型进行声发射事件定位会增大定位误差,试样最终失稳前b值的降低表明试样大尺度裂纹活动加剧,导致岩石非均质性增大,也间接证明了采用非均质速度模型进行声发射震源定位的必要性。该研究结果可用于现场矿柱稳定性监测,定期反演获得矿柱波速变化为矿柱型岩爆提供先兆预警信息。 相似文献
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黔西北矿集区作为川滇黔富锗铅锌多金属成矿区的重要组成部分,成矿条件优越,找矿潜力巨大。已有研究表明,该区铅锌矿床成矿时代为印支晚期,但对成矿流体运移方向的研究相对薄弱,这也直接影响到区内资源勘查部署。在综合剖析该矿集区典型矿床的矿体特征、成矿温度、同位素组成和成矿年龄等资料的基础上,本文划分成矿流体类型,系统总结铅锌成矿作用过程中与成矿流体运移相关的“行迹”标志,研判成矿流体在区域尺度的运移方向,进一步讨论流体运移的制约因素。研究表明,在黔西北富锗银铅锌矿集区,构造为成矿流体运移提供了主要的驱动力和通道,成矿构造的优势方位决定成矿流体的主体运移方向。成矿温度、同位素组成和成矿构造等方面的区域性变化特征均指示成矿流体在平面上主体从南东至北西方向运移;除印支期陆块碰撞作用导致古特提斯洋闭合的因素外,雪峰山陆内变形构造作用也可能为成矿流体运移提供了动力,进而控制了流体的运移方向。该研究不仅对黔西北矿集区的“战略性”铅锌找矿部署具有现实意义,而且为热液矿床成矿流体运移方向研究提供了路径。 相似文献
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软弱夹层几何参数对试样力学行为影响颗粒元模拟研究 总被引：2，自引：0，他引：2
基于离散元理论的颗粒元程序,采用颗粒接触连接模型和滑动模型,建立了含软弱夹层试样的颗粒元模型。通过数值模型实验,对不同软弱夹层几何参数试样进行加载模拟,探讨了不同夹层厚度及不同倾角条件下试样的破坏过程和破坏形式,并分析其对试样强度的影响。模拟结果表明,裂隙首先产生于软弱夹层处,随着荷载的增加,再逐渐扩展,呈现渐进性破坏特征;夹层越厚,倾角越大,试样沿软弱夹层呈现较强的滑动特征,如果夹层薄且缓,软弱夹层成为试样破坏的非控制因素;软弱夹层厚度和夹角对试样的峰值强度都有影响,随软弱夹层厚度和夹角的增大,试样的峰值强度降低。 相似文献
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基于遍布节理模型的边坡稳定性强度折减法分析 总被引：6，自引：4，他引：6
采用非线性数值分析方法分析边坡稳定性问题时，强度折减法因其具有较多的优点而得到广泛应用。岩土体一般采用理想弹塑性模型，屈服准则为广义米赛斯准则。对于密集节理岩质边坡稳定性问题，采用遍布节理模型可同时考虑岩块和节理属性，更符合岩体状态及工程实际，认为岩体经强度折减后潜在破坏可能首先出现在岩体中或沿节理面或二者同时破坏。结合工程实例，基于遍布节理模型的强度折减法计算结果表明，潜在滑移面为折线型滑面，下部潜在滑移面倾角与节理面等效内摩擦角基本一致，上部潜在滑移面与岩体拉破坏相关；节理倾角与边坡安全系数、潜在滑动范围密切相关，陡倾角节理对边坡稳定性影响较小。通过对边坡失稳判据和边坡滑移面确定的探讨，认为以力或位移不收敛作为边坡失稳判据是适当的，而边坡的剪应变速率物理意义十分明确，适于作为边坡潜在滑移面的确定依据。 相似文献
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多块体形状堆石体碾压颗粒破碎数值模拟 总被引：1，自引：0，他引：1
通过6种典型堆石块体的形状近似,分别采用两种接触本构模型建立了多块体形状堆石体离散元数值模型,研究堆石体在碾压荷载作用下的颗粒破碎过程,建立颗粒破碎的量化计算方法,分析碾压前、后堆石级配曲线的变化,讨论接触本构模型和颗粒形状对块体破碎的影响。模拟结果显示,碾压荷载下堆石颗粒以张拉破碎为主,随着碾压遍数的增加,局部开始出现剪切破碎;提出的颗粒破碎量化计算方法,在大粒径范围对粒径变化幅度预测偏大,但级配曲线整体趋势与实测结果比较吻合;相比较于接触连接模型,平行连接模型与现场碾压试验结果更接近。6种块体形状的数值结果显示,随着形状系数的增加,在其他条件不变的情况下颗粒破碎率逐渐降低,其中类长方形块体在碾压荷载作用下颗粒破碎最明显。相比较于纯圆颗粒或者单一非圆颗粒,采用的6种颗粒形状建立的堆石体振动碾压离散元模型,更接近现场实际情况。 相似文献
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既有基坑延深开挖稳定性评价与支护方案确定 总被引：8，自引：0，他引：8
以北京市某特殊基坑工程为背景,采用FLAC3D软件,选用Mohr-Coulomb准则,对基坑在现有支护方案条件下进行延深开挖,计算分析桩锚支护体系的变形、受力情况。结果表明,基坑在现有支护方案条件下进行延深开挖将导致护坡桩抗弯性能不足、支护结构水平位移过大、锚固体系失效等问题,要保证基坑延深开挖后的安全稳定,必须对护坡桩增设支点,增加支护力。根据设计变更要求及施工现场实际条件,对多种加固支护方案进行比选,最终选用对护坡桩增设锚索的方案进行延深基坑的预加固。采用数值方法模拟分析上述加固方案后的基坑延深开挖力学行为,预测基坑及支护结构的变形情况,并与现场监测数据进行对比分析。结果表明,基坑延深开挖预加固支护方案合理有效,表明该方法对于类似工程的设计优化及现场施工具有重要的参考意义。 相似文献
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总结了对平台巴西劈裂试验平台中心角的研究,归纳总结了抗拉强度计算公式的修正系数k。通过建立两种平台角的三维有限元模型探究试样内应力分布状态,通过对受压直径所在平面及过平台末端的竖直平面的受力分析,发现Griffith等效应力分布规律会随平台角的改变而改变,且在两种平台角下等效应力最大值均出现在平台边缘处。结合三维离散元方法模拟试验中裂纹开展过程,发现微裂纹最早集中于平台末端,但随着荷载的增加致使试样破裂的裂纹起始于试样中部。有限元的力学分析与离散元的破裂过程模拟可很好地相互印证。通过与试验现象对比发现,加工精度对裂纹模式有着重要影响,为保证由平台巴西劈裂试验测量岩石抗拉强度的有效性,在试样与试验机之间垫入垫片是较为可行的方法。 相似文献