泥化弱胶结软岩地层中矩形巷道的变形破坏过程分析

在西部地区,一定数量的矿区处于泥化弱胶结软岩地层,此类软岩胶结性差、强度低、遇水泥化。矩形是采区巷道的常用型式,但其断面受力不均、稳定性差。在上述软岩地层中的矩形巷道承载力低、变形量大、变形持续时间长,给煤矿的安全生产带来极大困难。以内蒙古新上海一号煤矿皮带顺槽矩形巷道为背景,运用FLAC3D软件中的Cvisc黏弹塑性模型,对矩形巷道的变形破坏进行了数值模拟,并将模拟结果与现场监测结果对比分析。结果表明:巷道开挖支护后,受断面形状影响,矩形巷道四角出现压应力集中和顶板受拉区,巷道顶板下沉量大,底板底臌严重,两帮向巷道挤出;受围岩岩性影响,围岩进入塑性的时间快短、范围大,塑性区超出了支护体的作用范围,造成锚杆(索)的锚固效果难以完全发挥,围岩出现整体滑动的现象;巷道变形呈现出流变变形的特性,变形量随时间持续增加,持续的蠕变变形超出了支护体的可控范围,最终引起巷道的失稳破坏。     

大埋深软岩巷道围岩变形破坏力学机制分析

扩容性、应变软化性和破坏历时性属于岩石的基本力学性质．从岩石的这些力学性质出发．分析了大埋深软岩巷道围岩变形破坏的力学机制．     

煤矿软岩变形力学机制与支护对策

近年来作者运用现代工程地质学和近代力理论研究巷道的稳定性控制，总结，提出了软岩的定义，煤矿软岩的特点，煤矿软岩的基本力学属性，软岩巷道变形力学机制和软岩巷道支护的对策等一系列新理论，通过对１２软岩煤矿的支护实践证明该理论体系软岩巷道支护是行之有效的。     

软岩巷道弹塑性变形的理论分析

本文采用莫尔－库仑屈服准则和非关联塑性流动法则分析了轴对称软岩巷道的变形规律。从轴对称平面应变问题的基本方程出发，导出了软岩巷道弹塑性变形的位移理论解答，并给出了现有应力与位移理论解的适用条件。通过实例计算结果表明，本文得出的位移理论解与有限元数值解相当吻合。     

软岩巷道围岩流变大变形有限元计算方法

本文针对软岩工程中围岩流变大变形问题，以有限变形力学理论为依据，采用更新拖带坐标法编制非线性大变形有限元计算程序，对软岩巷道流变大变形问题进行了数值模拟计算。在计算中，选用了适合描述软岩流变大变形的物性方程，并考虑了锚杆和拱两种支护方式。结合表明，本文采用的理论和计算方法合理，计算程序具有精度高、收敛速度快等优点，展示了良好的应用前景。     

高应力下软岩变形机制及防治对策探讨

本文依据高应力下软岩破坏的围压环境及在该环境下的破坏特征，分析了高应力软岩变形机制，建立了描述巷道收敛与围岩破坏区扩展之间关系的微分方程，在此基础上，研究了围岩破坏区扩展规律及围岩压力变化规律，并对高应力软岩变形的防治进行了讨论。     

采动影响下软岩巷道破坏机理及控制

以淮北某煤矿109轨道大巷为研究对象,构建采动影响下大巷破坏的弹塑性力学模型,从而得出巷道围岩内表面的位移解。对轨道大巷进行“锚杆注浆”,通过现场实测,得出“锚杆注浆”能提高破碎围岩的强度,改善岩体的性质,有效控制围岩的变形。对采动影响下巷道围岩变化机理以及巷道围岩应力变化进行系统分析,为该矿后续巷道支护以及相近条件下巷道的治理提供了借鉴。     

滇东北地区的软岩流变与边坡变形破坏

软岩经常与强度较高的坚硬岩层呈互层状或作为坚硬岩层的夹层在自然界出现。自然斜坡和工程边坡中的软岩,在大于其软化临界荷载的应力作用下产生的流变作用会直接影响边坡斜坡的稳定性。滇东北地区的岩石类型主要为中生界白垩系和侏罗系的砂泥岩,以及古生界的含泥灰岩夹层的碳酸岩,岩层以水平或近水平的缓倾角产出,由于地壳的抬升,河流的切割(如金沙江河谷、关河河谷等),河谷地区容易形成高陡岩质边坡和大型岩块堆积边坡。边坡的变形破坏主要是由于软岩夹层在高应力作用下流变产生的变形破坏,边坡变形破坏遵循特定岩体结构的软岩流变破坏规律,形成由下往上和由外及里的变形破坏,从而形成大型岩块堆积。     

软岩边坡变形破坏规律及其对城市设施的影响

以抚顺西露天矿大规模倾倒滑移变形体变形规律研究为例,受软弱夹层控制的软岩边坡变形破坏规律及其变形破坏对城市工业设施的影响。     

软岩边坡变形破坏规律及其 对城市设施的影响

以抚顺西露天矿大规模倾倒滑移变形体变形规律研究为例,探讨受软弱夹层控制的软岩边坡变形破坏规律及其变形破坏对城市工业设施的影响。     

软弱黄土隧道变形规律现场测试与分析

为分析软弱黄土隧道的变形规律,以西宁过境高速大有山黄土隧道为依托,采用精密水准仪和收敛计对隧道地表下沉、拱顶下沉和水平收敛进行了系统现场测试。结果表明：软弱黄土隧道拱顶下沉远大于水平收敛,变形时间长,变形量大,累计拱顶下沉值最大为950.6 mm。在临界埋深范围,围岩变形比深埋、浅埋时都大,且变形量离散性高;围岩变形速率在二衬施作时较大,软弱黄土隧道中作为围岩-支护系统稳定性判据的变形速率宜适当提高;围岩变形随时间变化符合指数函数规律,可利用指数函数预测围岩的最终变形;软弱黄土隧道变形分为急剧变形、持续增长和缓慢增长3个阶段,最终趋于稳定。隧道断面的初次开挖对地表变形影响显著,隧道轴线沉降最大,并沿横向逐渐减小。软弱黄土隧道预留变形量在不同位置处不宜统一设置,西宁地区软弱黄土Ⅴ级围岩建议拱顶预留700～800 mm,边墙预留300～350 mm,拱顶与边墙之间以曲线过渡。     

某高速公路隧道洞口错落体变形原因与治理措施分析

山区公路建设中,由于隧道洞口位于错落体上,造成隧道施工期间穿越错落体时出现多次冒顶,严重影响工期及施工安全。通过对该隧道洞口变形监测、工程地质条件及有限元数值模拟软件综合分析,研究了该错落体的形成机理、变形特征及变形原因,并在此基础上提出了综合治理措施,有效治理了隧道的冒顶及变形,保证了隧道的最终顺利贯通,从中总结出了薄层及中厚层泥灰岩岩层地段发生错落的影响条件,并提出在隧道洞口位于错落体上时设计施工的注意事项,为业内类似工程提供参考。     

大埋深高地应力关山隧道围岩变形破坏分析

甘肃省关山隧道是一条受高地应力影响的大埋深硬脆性闪长岩铁路隧道,位于青藏高原东北缘,构造活跃,运动速率较大,且方向变化显著的六盘山挤压隆升构造区。在隧道开挖过程中围岩变形破坏现象明显,围岩等级低于前期岩体质量分级,表现出强烈的岩体质量劣化和各向异性。针对该问题,除了采用矿物成分和微结构分析寻找原因,还通过现场结构面统计分析对围岩质量劣化和各向异性进行描述,同时运用自行研发的钻孔电视进一步分析开挖前后一定时间间隔内围岩的渐进式变形和破坏。钻孔电视试验结果表明,尽管闪长岩作为一种硬脆性岩体,单轴抗压强度（UCS）高于现场地应力值,但其变形和破坏却普遍发生,开挖过程中新生裂隙迅速发育,原先在高地应力下闭合的裂隙也会重新张开和发展,围岩劣化,稳定性降低。为了进一步分析围岩的变形破坏过程,设计了变压力大小和方向的单轴抗压试验,试验中闪长岩的单轴压力值低于单轴抗压强度,试验结果与钻孔电视试验观测结果吻合,证明了在开挖引起的地应力剧烈变化条件下硬脆性闪长岩结构劣化,存在变形破坏的可能性。在大埋深高地应力条件下,除了岩体的各向异性,地应力的变化也是硬脆性围岩稳定性的重要考量因素。     

隧道变形失稳的能量演化模型与破坏判据研究

隧道变形失稳过程与破坏判据研究是地下工程的热点与难点之一。运用耗散结构理论,分析了隧道变形失稳的能量耗散过程与演化特征;结合热力学基本定律,研究了整个隧道系统的能量耗散机制,建立了隧道变形失稳的能量演化模型。在此基础上,分别给出了大数据量（≥3 000）与小数据量（<3 000）条件下稳定性演化过程的能量判别准则;根据隧道系统变形失稳演化各阶段特征,提出了其失稳破坏的能量判据。将研究成果应用于广州地铁某立体交叉隧道的稳定性分析,验证了该能量演化模型与判据的合理可靠性,其结果对隧道稳定性状态的判别具有一定指导意义。     

阳坡里隧道纵穿滑坡体段变形破坏机制与加固效应研究

以武罐高速公路阳坡里隧道为依托,深入探讨了隧道纵向穿越滑坡体情况下隧道与滑坡的相互作用机制及变形破坏模式。在理论分析的基础上提出了针对性的综合工程防治设计方案,并采用强度折减有限元法与极限平衡法对隧道穿越滑坡段的开挖加固效应进行了分析研究,对开挖加固前、后滑坡的稳定性进行了对比分析。结果表明：在隧道开挖条件下,滑坡的稳定性满足规范要求,目前该工程正在施工中,安全稳定性良好。另外,研究表明：纵穿滑坡体段的隧道结构对滑坡体来讲是一个重要的“抗滑结构体”,由于受滑坡推力作用隧道衬砌结构所受主应力发生明显偏转,当进入基岩后,随着隧道拱顶距基岩与覆盖层接触面距离的增加,衬砌所受各主应力逐渐转变为正常状态。提出的隧道纵穿滑坡段的分析思路和综合防治方案对类似工程有一定的借鉴和指导意义。     

低地应力区地下洞室围岩变形破坏基本类型及其特征研究

本文以西北地区某市水利工程为例,对低地应力状态下洞室围岩变形破坏类型及其特征进行了研究,提出了低地应力区洞室围岩变形破坏的三种基本类型,即洞顶自重掉落石块型、拱顶横向拉张塌落型和侧壁切向挤压滑落型.这对进一步研究低地应力状态下洞室围岩变形破坏机理,以及围岩稳定治理方案的实施具有理论价值和实际意义.     

岩体软弱夹层渗透变形试验及三维有限元数值模拟

渗透变形或渗透破坏是由潜蚀强烈发展而出现的一种特有的不良地质作用,本文结合某大型水电工程坝基存在的软弱夹层,在现场取样试验,研究了这些软弱夹层在渗透水流作用下发生渗透变形的方式和程度,并以试验成果为基础,根据水工建筑物的布置以及上下游水头差等条件,采用数值模拟的方法模拟软弱夹层的水力梯度分布情况以及软弱夹层与上下两盘基岩中的水力梯度分布,为坝基防渗设计提供依据。     

岩石变形破坏的熵突变过程与破坏判据

在岩石的变形破坏过程中,当进入不稳定的破裂发展阶段之后,系统不断调整结构抵抗外力的扰动,裂纹向局域集中的有序方向发展,应变能不断耗散,并以应变能的耗散为媒介,使系统与外扰动所追加的负熵流产生能量流通,也使系统熵值和系统的维数逐次降低,这一阶段岩石系统远离平衡态,岩石的破坏是系统熵的突变过程。基于这一认识,并在验证应变能分布与结构块度分布模式的一致性的基础上,推导出包含了结构因素和能量分布的熵表达式;对熵表达式进行平衡分析获得局部突变的分岔集,得到了岩石局部破坏的熵折迭突变破坏准则;同时,探讨了熵表达式所表征的结构有序度的尖点突变性,解出岩石系统的分岔集,这个分岔集就是岩石系统熵突变的整体破坏准则。     

浅析隧洞围岩宏微观结构与岩爆

文章分别分析了隧洞围岩的宏观结构因素（结构面发育情况，结构面与硐室或隧道轴线的关系及与最大主应力的关系等）及微观结构因素（岩石矿物颗粒的排列、颗粒间的联接以及粒间的空隙特征等）对岩爆的影响。分析表明，围岩的宏、微观结构与岩爆发生及发生的强烈程度有紧密的关系。在实际工程中，这一认识对岩爆问题的正确评价无疑是十分有益的。     

火车岭隧道围岩大变形问题及治理

在现场调研、工程地质勘察和应力分析基础上,研究了在建的十漫高速公路火车岭隧道施工中出现的大变形问题。结果表明,导致大变形发生的原因主要是岩性、偏压和两郧断裂构造作用等。大变形治理及后续开挖施工时,不能依赖围岩的自承能力,必须增加初期支护的强度和刚度,增大预留变形量,同时及时进行二次衬砌来承担部分荷载,特殊地段可进行适当的地表治理。实践证明,整治后的大变形由最大1.6 m降低到不足20 mm,治理措施同时适用于十漫沿线其他大跨度公路隧道大变形问题。