开挖引起巷道变形的弹性软材料物理模拟实验研究

通过室内模拟试验的方法再现工程现场的巷道变形现象,是研究巷道变形发生条件和机理的一个重要途径。鉴于传统水平固化法在模拟开挖位移场方面的不足,本文基于成岩地质体无初始应变能的“记忆”固化压力假说,配制超低强度材料,并通过相似理论分析证实了所选材料的可取性。采用竖直固化的方法并利用自制的实验装置,得到具有记忆固化压力的、无初始应变能的模型体,利用该模型可有效模拟材料在固化或固结过程中物理力学性质随深度变化的特性。对此,以金川二矿区14行剖面为原型,模拟了在自重体积力作用下由于双中段开挖引起的巷道变形现象和规律,模拟结果与现场实测以及数值模拟结果相符合。在此基础上,对开挖引起巷道变形现象的发生条件和机理进行了分析。     

高应力区露天转地下开采岩体移动规律

以金川龙首矿为例,基于2003―2008年长达12期的GPS实测数据,按照时空分布比较分析总体变形趋势,得出整个矿区的地表沉降特征、平面位移特征、行线（勘探线）随时间变化的沉降和平面位移特征。据此分析了以水平构造应力为主导的高应力区露天转地下开采引起岩体的变形规律,并与该矿闭坑之初的变形规律比较,通过理论分析的方法对产生差异的原因进行初步解释,并用数值模拟的方法加以验证,其研究结果对认识露天转地下开采引起的岩体移动、破坏特征,指导矿区安全生产有积极意义     

高层建筑物荷载与地下水开采叠加作用下的地面沉降特征

在地下水开采和高层建筑荷载叠加作用下,城市地面沉降分布愈加复杂.以天津塘沽地区为例,考虑到土体在固结沉降中的平衡条件、弹性本构条件、变形协调条件和水流连续条件,以比奥固结理论为基础,建立了高层建筑荷载和地下水开采叠加作用下三维地面沉降模型,采用有限元方法进行了数值计算.结果表明,高层建筑物的附加荷载作用在其建成后的3～...     

基于改进变异系数法的G109拉萨—那曲段泥石流危险性评价

泥石流危险性评价对于重大工程选址、建设和防护具有指导意义。现阶段区域泥石流危险性评价的方法主要集中在层次分析法等主观方法上,对于客观方法应用较少。基于此现状,本文确定了泥石流危险性评价的主要影响指标,对客观变异系数法进行改进,使之同时考虑主客观因素,基于综合指数模型建立了泥石流危险性评价模型。并以西藏国道G109拉萨市和那曲市地区路段为研究对象,利用改进变异系数法,借助ArcGIS软件建立评价模型并进行危险性分区。评价结果显示:泥石流高危险区主要分布在拉萨至羊八井路段,与现场实地调查结果吻合较好,改进变异系数法可以作为评价泥石流危险性的方法。     

裂隙岩体渗流应力耦合研究现状与展望

裂隙岩体渗流应力耦合是岩石力学及工程领域研究的热点和难点问题。首先系统地阐述了裂隙岩体渗流应力耦合的试验、数学模型研究现状,归纳了常用数值分析方法及其应用情况,然后总结了研究热点和工程应用状况。通过对流固耦合研究现状分析,提出几点建议：（1）以往研究多集中在渗透性与法向应力之间的关系上,应多开展剪切应力和三维应力条件下裂隙岩体渗透性与应力之间的关系研究;（2）鉴于传统数值方法模拟裂隙扩展的困难,发展能考虑裂隙产生及扩展的新兴数值方法,如无网格法、数值流形元和混合有限元离散元分析方法等（3）考虑岩石特性、特殊环境下的多场耦合机理与应用研究,如非均质性、流变特性、高温低温、化学腐蚀等;（4）现有模型与实际情况虽有差距,但也应充分利用以使实际工程的设计与分析更加合理。     

龙首矿六角形胶结充填的岩体塑性屈服和稳定性分析

金川镍矿是我国重要的镍矿资源基地,矿区内岩体破碎、矿岩品位较高,龙首矿采用六角形进路分层向下胶结充填采矿方法,西二采区上部矿体和充填体的塌陷对于下部中段采矿活动影响很大。本文对六角形分层向下充填造成矿体和充填体的变形破坏机理进行分析,建立数值计算模型分析浅部和深部环境下岩体早分层胶结充填过程中塑性屈服区域和应力场的变化。浅部矿体在自重应力作用下,随着分层开采的向下进行,模型中塑性屈服区域逐渐增大。深部矿体受构造应力与自重应力作用,开挖初期产生的塑性屈服区域较大,充填体上部围岩也出现塑性屈服,随着开挖充填向下进行,垂直和水平构造应力使得应力场重新分布,上部塑性屈服消失,模型屈服区域减小。浅部矿体向下分层充填开挖,自重应力下,拉应力区域主要集中于六角形断面周围尤其是顶板围岩附近。深部水平和垂直构造应力改变了采场内应力状态,六角形断面周围拉应力区域减小且分布更加均匀,有利于六角形断面采场稳定。但整个模型区域内压应力升高,远离六角形断面处易出现塑性屈服,长时间开挖充填会对岩体稳定性产生不利影响。     

荷载作用下输气管道变形数值模拟

地下输气管道占压受害日益成为一个突出的问题,对荷载作用下输气管道稳定性的安全评价显得尤为重要。本文建立了管道受压的三维数值计算模型,对占压情况下的管道变形与力学状态进行了研究,并且对管道力学状态影响因素进行了分类讨论,这对于管道占压灾害的预防和研究有着十分重要的现实意义。     

地下工程岩体开挖损伤区的研究现状

地下工程的开挖必然会在周围岩体中形成损伤区,了解损伤区的分布范围和演化规律对于工程的稳定性和安全运行具有重要意义。本文从概念、试验、理论、热点问题及工程应用方面回顾了开挖损伤区的研究历程,对前人的工作和成果进行了归纳总结,在此基础上认为：（1）开挖损伤区仍将是未来的热点问题之一,形成一个统一的定量化定义有助于研究的开展;（2）复杂条件下仍无法通过理论判断开挖损伤区的范围和分布,现有开挖损伤区预测方法仍然需要不断完善;（3）多场耦合条件下的开挖损伤区形成和演化机制,以及真实边界条件下的开挖响应仍需研究;（4）损伤区演化过程对于岩体力学参数的影响尚不明晰,可以利用数值模拟手段开展多尺度多层次的研究;（5）需要加强对于深部开挖损伤区及其时效变形效应的研究等。     

镜儿泉矿区地下采动对竖井稳定性的影响分析

地下开采活动通常会造成覆岩及地表的移动、变形和破坏,而在竖井区域内,由于围岩移动变形所引起的竖井破坏事例时有发生。镜儿泉铜镍矿矿体倾角55~65,为典型的急倾斜金属矿山,目前在不同高程水平分别采用浅孔留矿法和下向充填法同时开采。由于矿区构造发育,矿岩破碎,使得工程岩体稳定性问题突出。该矿山前期历经近十年空场法的开采,已在矿体上部产生了大范围的山体开裂和地表变形,对矿区竖井安全构成了极大的威胁。对此,本文根据镜儿泉矿区工程地质条件,采用数值模拟方法,对地下采动影响下3条竖井的稳定性进行了分析,研究结果为保障矿山的生产安全提供了依据。     

西气东输管道靖边—延川段地质灾害遥感识别及危险 性评价

西气东输工程是我国能源战略的重要组成部分,靖边-延川段黄土覆盖区线路上滑坡、泥石流等地质灾害均较为发育,对管道安全运行存在着潜在的威胁。以该区段主要的地质灾害滑坡为例,基于遥感信息,分别以黄土滑坡能量、滑坡与管线之间的距离以及滑坡稳定性为评价指标,建立了黄土地区油气管道地质灾害危险性评价模型,实践表明该模型评价结果具有较高的准确度和实用价值。