深埋隧道层状围岩变形特征分析

层状岩体在地下工程中经常遇到的,它具有明显的各向异性力学性质。结合共和隧道现场监测和数值模拟相结合的方法对层状岩体的破坏特征进行了分析,研究结果表明：围岩的变形位移、破坏区都主要集中隧道拱顶右侧,即靠河侧大于靠山侧。隧道围岩变形破坏区不在最大主应力方向上,而是在岩体层理垂直方向。层状岩体中洞室变形破坏特征除了因地形产生的偏压影响外,更重要的是受地层结构特征的影响,即与层状岩体的力学性质极大相关,其结果可为指导隧道的施工和设计提供有效依据。     

顺向河谷陡倾角层状岩体边坡变形破坏模式及特征

我国西部地质环境复杂,大量顺向河谷中存在陡倾角层状岩体倾向坡外的边坡,具较高的地质灾害危险性。该类边坡在漫长的地质历史过程会发生位移~弯曲,经历轻微弯曲、强烈弯曲隆起阶段和变形破坏阶段。特殊的坡体结构在较长时间内使该类边坡可基本稳定,但地震、爆破、工程开挖切脚及水库蓄水等易使其失稳。本文通过典型实例探讨了顺向河谷陡倾角层状岩体且倾向坡外边坡的变形破坏模式和特征。     

不同层理面角度在层状岩体隧道围岩变形中的响应特征研究

层状复合岩体在隧道工程中随处可见,层理面的软弱性直接决定层状岩体隧道围岩的稳定性。为了揭示层理面对隧道围岩变形的影响规律,本文采用AutoCAD软件建立某隧道横断面,将该断面图导入有限元模拟软件ABAQUS中,并利用0厚度Cohesive单元对模型嵌入不同角度层理面,从而构建含不同层理面的隧道断面模型。基于该数值模型研究了层状隧道围岩变形中层理面角度的响应特征,得到从水平层理过渡到竖直层理的过程中,围岩变形区域也从顶部变化到侧壁。结合二次开发获取的声发射模拟数据,得到了不同层理面角度下的围岩易破裂区,针对该区域分布特征,隧道施工后可采用三维激光扫描技术生成点云数据,进行隧道断面的三维重构,为规避点云数据量庞大的缺点,引入分级重采样思想,对层状围岩易变形区进行局部点云细化,通过隧道断面易变形区点云模型的实时对比分析,实现隧道围岩的高效、精确化监测,可指导隧道围岩的安全稳定运营。     

链子崖危岩体的变形特征、形成机制、变形破坏方式预测及稳定性初步评价

链子崖危岩体主要变形形迹为岩体张裂,形成深大裂缝将岩体肢解而构成危岩,近期岩体表部破裂,采空区地压显示及岩体位移。二十年来,对链子崖危岩体的形成机制研讨甚多,论点各异。本文作者在大量研究工作的基础上指出:在地层组合(软基座岸坡)、构造分割、临空卸荷的基础上,底部大规模采空是危岩体形成的主要原因;而水的作用使其变形加剧。在大量的模拟计算,模型试验及地质分析的基础上,本文对危岩体的变形破坏方式进行了预测,并对其稳定性进行了初步评价。     

乌东德水电站地下厂房层状岩体稳定性及变形机制

乌东德水电站右岸地下厂房洞室群密集、开挖规模大、地质条件复杂,开挖期间变形破坏问题突出。在地应力实测资料、工程地质特性、开挖过程分析的基础上,利用离散元程序对右岸地下厂房开挖过程进行数值模拟,再现不同模型的应力场、位移场演化过程,分析陡倾角层面对于主厂房变形的影响作用。同时,构建高精度微震监测系统,对开挖诱发的微震活动实时在线监测;分析微震事件聚集规律、S波及P波能量比值Es /Ep分布特征,识别和圈定潜在风险区域,揭示围岩变形机制。微震监测与数值模拟结果表明：在开挖卸荷作用下,陡倾角层面附近岩石破裂,微震事件聚集,能量释放,引起围岩变形破坏。围岩以结构面控制的应力驱动型张拉破坏为主,并伴随少量重力驱动型变形。该研究结果为乌东德水电站地下厂房的开挖和支护设计方案提供重要依据。     

地下厂房围岩稳定性的岩体结构分析

以西南某正在勘测的电站为典型实例,引用“岩体结构控制论”的观点,采取层次性分析方法,建立地下厂房区的岩体结构模型,并对围岩的稳定性作系统分析。     

隧道开挖过程中层状围岩稳定性分析

结合工程实例,基于块体的失稳条件和层状岩体的破坏条件,分析不同地质构造形态岩层下,隧洞开挖过程中围岩的稳定性。并根据洞室围岩产状与开挖几何边界的关系,提出围岩易破坏点的位置确定方法。最后,通过对工程实例中围岩塌方的统计,分析塌方围岩原因,进一步验证层状岩体中围岩的稳定性评价。     

缓倾角层理各向异性岩体隧道稳定性的物理模型试验研究

层状岩体的广泛分布是地下工程无法回避的现实。以渝湘高速公路共和隧道为工程背景,采用自行研制的弹脆性模型相似材料,制作出层状岩体隧道模型。采用大型真三轴岩土工程模型试验机进行加载试验,采用围岩应变监测、洞室内窥摄影、试件破坏形态的研究与分析,从而对缓倾角层理岩体中隧道的二次应力分布特征及破坏机制进行研究。试验中还通过超载系数,提供了一个安全储备的定量评估指标。试验的破坏特征与隧道实际破坏一致,说明了模型试验的正确性,同时也为顺层偏压隧道的加固机制研究及加固设计提供了试验基础。     

渗透压力作用下加锚裂隙岩体围岩稳定性研究

岩体中裂隙水的存在加剧了岩体结构围岩损伤;锚杆作为岩体工程的重要支护手段,被广泛应用于岩体加固工程中。结合无损伤材料的柔度张量的概念,用裂隙附加柔度张量来表示裂隙对岩体的损伤影响;引入渗透压力附加柔度张量的概念来定义渗透压力对裂隙岩体强度的损伤影响;利用附加刚度来反映锚杆对裂隙岩体的加固作用,附加刚度求逆即得柔度张量。对渗透压力作用下锚固裂隙岩体渗流场与损伤场相互作用及耦合机制进行了深入研究;基于能量互易定理,自洽理论等,分别在压剪和拉剪应力状态下推导了渗透压力作用下加锚裂隙岩体等效损伤模型,建立了相应的计算方法,应用半解耦方法对理论模型进行了有限元程序化。在有限元程序中,将渗透体积力化为等效节点力,参与各单元间应力调整且表现为岩体变形过程中刚度的降低;锚杆锚固力等效为单元节点力,并体现为岩体整体变形刚度的提高。结合工程实际,着重讨论渗透压力作用对隧道围岩稳定性的影响。分析表明,渗透压力对岩体围岩变形破坏及稳定性的影响是不可忽略的。     

水工地下工程围岩稳定性分析方法现状与发展

简要地介绍了多种地下工程围岩稳定性分析方法,对它们进行了初步讨论,并对这一研究的现状与发展趋势做了评述。     

Deformation and stability of an elasto-plastic softening pillar

Summary A model of rock pillar or coal seam is considered assuming linear elastic behaviour before reaching the maximum strength and post-peak behaviour characterized by the residual strength. The deformation and stress across the pillar height are assumed to be uniform and the interaction with overlying rock strata is treated assuming beam model of the strata. The elasto-plastic stress distribution within pillar and the onset of instability occurring for the critical opening span are determined. Comparison with a solution for a simplified spring model of pillar is also presented.     

非对称开挖条件下基坑变形性状分析

根据现场实际情况,采用有限元分析软件PLAXIS,对基坑在不同挖深差和挖深分界面位置不同条件下的非对称开挖进行了模拟。通过对实际工程进行模拟研究发现,随着挖深差的增加,基坑两侧的地表沉降均增加,开挖深部位的地表沉降和沉降影响范围均大于开挖较浅处;坑底隆起在界面处发生较大的差异变形,挖深差越大,界面处的差异变形越明显;随着开挖分界面向较浅侧移动,开挖深部位的隆起变形逐渐趋于稳定,隆起曲线变化趋势向挖深较浅侧增加。通过研究,可以了解不对称开挖基坑受力及变形的性状和不利因素,从而指导施工,控制不对称开挖的挖深差和界面位置,减少工程风险。     

岩体强度的各向异性研究

本文运用断裂力学理论推导了含节理岩体的初裂强度公式,定量地讨论了节理方向、长度对岩石强度的影响,阐明了节理岩体强度各向异性的实质。通过证实,本文所建立的公式具有很强的适用性和较高的可靠性,可用于实际的工程岩体稳定性评价。     

Unsaturated structured soils: constitutive modelling and stability analyses

The paper presents a new single-surface elasto-plastic model for unsaturated cemented soils, formulated within the critical state soil mechanics framework, which should be considered as an extension to unsaturated conditions of a recently proposed constitutive law for saturated structured soils. The model has been developed with the main purpose of inspecting the mechanical instabilities induced in natural soils by bond degradation resulting from the accumulation of plastic strains and/or the changes in pore saturation. At this scope, the constitutive equations are used to simulate typical geotechnical testing conditions, whose results are then analysed in light of the controllability theory. The results of triaxial tests on an ideal fully saturated cemented soil and on the corresponding unsaturated uncemented one are first discussed, aiming at detecting the evidence of potentially unstable conditions throughout the numerical simulations. This is followed by similar analyses considering the combined effects of both the above features. For each analysed case, a simple analytical stability criterion is proposed and validated against the numerical results, generalizing the results, and highlighting the crucial role of state variables and model parameters on the possible occurrence of failure conditions.

     

基于Hoek-Brown准则的三维边坡变形稳定性分析

采用Hoek-Brown准则,分析三维边坡在开挖扰动下的变形稳定性。以某露天矿边坡为工程背景,利用快速拉格朗日差分法(FLAC3D)建立三维数值分析模型,并在边坡中布置若干监测点,利用FISH语言编制相应位移插值程序,探讨边坡开挖引起的动静态位移响应,从宏观角度揭示出边坡开挖后,不同区域的变形,为工程实践提供指导;介绍了强度折减技术在Hoek-Brown准则中的实施方法,采用计算不收敛失稳判据,计算边坡安全系数,从而进一步推广Hoek-Brown强度折减法在三维边坡稳定性分析中的应用。