地下爆炸地震效应的评价标准探讨

在对地下爆炸地表震动特性进行分析的基础上,对地下爆炸地震效应的评价标准进行了分析与探讨,通过解析的方法,建立了地下爆炸地表运动计算模型和震动反应谱。计算结果表明：地下爆炸地表运动存在两组波群,在评价波对于建筑物的作用时应当考虑到第2波群中粒子运动的周期比第1波群的粒子运动周期长1.5～2.0倍;地面建筑物的响应取决于建筑物的固有频率、阻尼和地震的频率、振幅;对于小当量一次性爆破,震动频率高而震动时间短,可以忽略地表震动频率对结构的影响;但是对于大当量爆炸地震安全问题,不应当忽略频率的影响;对于双层建筑物,第2层结构的不稳定运动有大振幅的特点。     

深部巷道围岩变形破坏机制分析

采用弹脆性本构模型以及滑移破坏理论,对深部围岩应力分布以及变形破坏机制进行分析。计算结果表明,开挖卸荷将引起剪应力的增长,滑移剪切变形的发展将围岩划分成具有一定尺度的块体（或条带）,它们之间的相互摩擦决定着残余强度的大小;在各向不均匀压缩的作用下,深部围岩能够产生区域拉伸破碎,使围岩开挖断面监测到的位移大大超出按连续介质理论计算得到的数值。采用考虑扩容的计算模型可以得到围岩产生区域拉伸破碎的条件,计算得到的该条件与岩体力学性质以及破碎尺度密切相关。     

土钉墙空间效应和平滑破坏模式的三维分析

在实际工程中,土钉墙稳定性评估一般采用转动破坏模式,且不考虑其空间效应对设计方案的影响,其结果是有时得到的结论与实际状况不相符合.本文采用三维极限分析方法,对土钉墙空间效应和平滑破坏两个方面的问题进行了讨论,并结合一实际工程,对它们进行了分析,得到一些初步结论,以期对实际工程有一定的参考价值.     

脆性基多孔材料孔洞的尺寸效应及其破坏模式研究

运用材料真实破坏过程分析系统RFPA2D,对含多孔的脆性材料进行单轴加载情况下的破坏机制以及孔洞的尺寸效应研究。其中的数值模型具有同样的尺寸（高 宽= 65 mm 100 mm）、同样的孔洞分布类型、同样的孔隙率（20 %）、不同的孔洞直径。数值计算的结果显示,各种孔径的模型具有近似的抗压强度,并且可以观察到没有裂纹局部化的拉破坏模式。结果表明,含孔脆性材料的近似脆性行为并没有引起材料的尺寸效应。     

露天转地下采场覆岩变形破坏特征及其层厚效应研究

借助数字照相量测技术,通过相似材料模拟试验,对6.80m、11.40m两种不同矿层厚度条件下,云磷集团晋宁磷矿2#坑口露天转崩落法地下开采后采场上覆岩层的变形破坏特征及动态演化过程进行了系统研究,同时对采场覆岩变形破坏特征的层厚效应进行了探讨分析。结果表明： （1）采场覆岩变形破坏的范围与程度均随着地下采场开挖空间范围的增加而增大,其演化过程可划分为局部小范围冒顶、线性持续增大以及整体非线性剧烈垮塌3个阶段;（2）矿体层厚由6.80m增至11.40m后,采场覆岩受采动影响的范围、变形破坏的幅度及垮落角均增大,沉降曲线则由类瓢形变为类半碗型;（3）充分开采阶段后,采场覆岩的变形破坏演化过程呈现明显突发性与时间效应。相关研究结论可为矿山露转井后地压管理提供一定的理论参考。     

锦屏一级水电站地下厂区破坏成因分析

锦屏一级水电站地下厂区位于雅砻江右岸一套大理岩地层中,埋深350m,地下厂区洞室在开挖过程中,围岩出现各种变形破坏现象。通过分析破坏现象,总结了破坏现象的规律性:主厂房及主变室破坏现象主要集中在下游边墙顶拱,破坏方式以岩体开裂为主;母线洞及压力管道下平段破坏现象主要集中在顶拱外侧,破坏方式以弯折破坏为主。最后利用数值模拟结果解释了径向应力大于岩体强度是引起锚索超限的原因。     

岩盐剪切破坏温度效应的实验研究

由于岩盐特殊的物理力学特性,被视为油气储备和核废物处置的理想场所.对在核废物辐射作用、岩体温度升高的情况下,岩盐的剪切变形与破坏特性做了实验研究.楔形剪切和直接剪切实验结果均表明,随温度的升高,岩盐的剪切强度均相应提高,由低温下的弹性变形、脆性破坏,逐步转变为高温下的塑性变形、韧性破坏,有利于核废料与外界生物圈的安全隔离.     

花岗岩隧道脆性破坏的温度效应研究

目前深埋硬岩隧道的岩爆等脆性破坏研究还较少考虑到温度的作用效应。采用精细网格数值模型,提出热-脆性-精细力学计算方法,应用能反映高地应力下硬岩脆性破坏特点的岩体劣化模型,结合能量计算指标,开展了不同温度作用下隧道硬岩脆性破坏的热力耦合分析。以瑞典APSE花岗岩隧洞岩柱为例,进行不同地温下隧道破坏区、能量释放值和应力指标的定量化对比研究。研究结果表明,隧道地温的增加将使岩体产生附加温度应力,进而增大其脆性破坏程度,计算结果与隧道现场的破坏规律基本一致。热-脆性-精细力学计算能合理描述硬岩的损伤和渐进破坏过程,计算结果较好地揭示了花岗岩等硬岩深埋隧道脆性破坏的温度作用效应,对于高应力、高地温下深部工程的稳定性评价具有指导意义。     

高速冲击载荷作用深埋巷道变形非线性数值模拟

深埋巷道冲击破坏问题一直是研究的难点,为更好的研究深部岩体动力破坏规律,揭示深埋巷道冲击破坏机制,采用非线性动力分析方法,利用FLAC3D计算软件再现深埋巷道冲击破坏过程,对高速冲击载荷作用下煤岩巷道变形规律进行非线性分析。计算结果表明,在高速冲击载荷作用下巷道顶底板和两帮围岩处有应力集中,均出现较大变形,且向巷道内部方向呈现出近似V型分布;各监测点作用力和位移结果也说明在巷道顶、底板和两帮围岩处均发生明显的冲击,且加载初期冲击较弱,在t=0.5s时冲击作用明显增强,计算结果可为深埋巷道加固措施提供有利参考。     

冲击荷载作用下岩石破坏机理预测

将岩石看作由彼此之间有内摩擦的颗粒团组成。利用力学模型分析了在冲击荷载作用下岩石破坏过程,阐述了岩石破坏后的力学行为。认为冲击荷载区域的变形近似为一维变形状态。冲击荷载作用在岩石中产生的应力波可以看作类似于冲击波的短波,在波阵面附近的某个狭窄区域内将发生参数的急剧变化。根据岩石介质中粒子运动速度的强弱应力状态发生由弹性状态向内摩擦状态的转变,最终达到流体力学状态。     

爆炸平面波作用下大跨度洞室稳定性模型试验研究

通过抗爆模型试验,研究了爆炸平面波作用下大跨度毛洞和锚喷衬砌支护洞室的受力变形和稳定状态。介绍了模型试验原理及方法,根据试验实测数据分析了洞室围岩的受力特征、洞壁的运动变形特征、洞室的破坏形态及承载能力等。研究表明：设计工况和超载工况下,锚喷衬砌支护洞室侧墙部位垂直应力、拱顶加速度正峰值、拱顶位移峰值及残余值、洞壁环向应变峰值均明显小于毛洞;超载试验后,毛洞破坏严重,丧失了承载能力,而锚喷衬砌支护洞室破坏明显轻微,承载能力可提高约60%。     

深部隧道爆破开挖诱发围岩损伤与扰动效应数值分析

现阶段,不同地应力条件下深部岩体受爆破作用的损伤破坏分析尚显不足。为了研究深部隧道围岩爆破开挖损伤破坏规律,基于有限元软件ANSYS/LS-DYNA,采用Riedel-Hiermaier-Thoma本构模型,对不同地应力环境下隧道爆破效果影响因素、围岩扰动范围等问题进行数值分析。结果表明：双向等压隧道的断面损伤程度与地应力水平呈负相关;随着地应力上升,地应力对隧道底板的损伤抑制作用渐为明显;隧道腰部围岩受爆破扰动较为突出,其应力和振动速度均随侧压力系数增大而大幅升高,且振动速度增幅超过40%,明显高于顶部围岩;在垂直应力20 MPa条件下,腰部测点应力、振动速度幅值随侧压力系数增加而增大的趋势较缓;当垂直应力升高至60 MPa时,侧压力系数对围岩扰动的影响较大。相关结论对实际工程施工具有重要指导意义,同时对隧道围岩稳定性监测与支护参数优化具有一定参考价值。     

Analysis of failure of a bridge foundation under rock impact

A bridge pier supported on two drilled shafts collapsed due to the impact by a 130-ton rock in a landslide event. A series of static and dynamic numerical simulations is conducted using a nonlinear finite element analysis program to investigate the bearing behavior and responses of the bridge foundation under rock impact. The rock impact load is evaluated according to the site conditions. The deflection histories at the striking point and the internal forces in the drilled shafts during rock impacts in different directions are analyzed. The bridge pier exhibits significant system effects: the failure of the bridge pier is initiated by the failure of one pier column or one drilled shaft first, followed by the failure of the entire pier. The effects of impact loading direction, striking location, and characteristics of impact load on the behavior of the bridge pier are examined through a parametric study. The capacities of the pier along different loading directions are different due to differences in the group effects of the drilled shafts. The bridge pier is strongest when the impact load is along the 45° direction with respect to the shaft row, and weakest when the impact load is perpendicular to the shaft row.     

应力波作用下巷道层裂破坏的数值模拟研究

采用LS-DYNA软件,对扰动应力波作用下巷帮围岩层裂破坏结构的形成过程、扰动应力波强度pmax对层裂结构形成的影响进行了有效的数值模拟,得到了一定巷道围岩应力状态下巷帮围岩层裂结构的形状、厚度等特征。结果表明：扰动应力波是形成巷帮层裂结构,继而诱发冲击矿压的重要因素;扰动应力波的强度决定了是否形成巷帮层裂结构及其层裂结构的范围大小。研究结果对揭示煤矿冲击矿压的诱发机理,及采取有效地防治技术具有重要意义     

爆破地震波作用下既有圆形隧道衬砌动应力集中系数分析

将爆破地震波进行合理近似简化,采用波函数展开法,推导出无限岩石介质中爆破地震波作用下隧道围岩和衬砌动应力集中系数的表达式。结合具体算例,分析隧道不同位置上爆破地震波主频、隧道几何参数和隧道围岩和衬砌物理力学指标对动应力集中系数的影响。分析结果表明,爆破地震波主振频率对隧道围岩和衬砌中的动应力集中系数（DSCF）影响较大,隧道不同位置和不同方向应力的动应力集中系数随主振频率的变化趋势不同,低主振频率引起的动应力集中系数较大,不利于隧道的抗爆破振动;隧道几何参数对隧道围岩和衬砌内侧切向应力动应力集中系数影响趋势不同;隧道衬砌弹性模量对隧道结构动应力集中系数影响较大,泊松比次之;泊松比较大的隧道围岩具有一定的抗爆破振动作用,但效果有限。     

斜坡下考虑支护效应浅埋隧道力学响应的时效解答

针对岩质或黄土浅埋隧道,考虑岩土体黏弹性流变特性和支护效应,给出斜坡下进行隧道施工时的全域时效解答。根据一般黏弹性问题求解方法,采用复变函数方法、Laplace变换、黏弹性叠加关系,用随时间和空间变化支护力体现管片支护效应,导出适用于任意黏弹性模型岩体、任意时刻施加支护的应力与位移。解答与相同模型有限元结果一致,根据解答分析了广义Kelvin黏弹性模型岩体中浅埋隧道开挖时侧压力系数、斜坡倾角、埋深对稳定地表沉陷大小和范围、洞周时效位移、应力的影响,给出可按深埋问题处理时的埋深范围。解答可用于岩质和黄土隧道初步设计中,并为隧道与地下结构相互作用分析两阶段法提供自由位移场。     

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。