隧洞全断面开挖中不同爆破孔作用边界及其诱发振动特性的比较分析 被引量：14

1

作者 周海孝 高启栋 +3 位作者 王亚琼 卢文波 范勇 张士朝 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第4期785-797,共13页

为探明隧洞钻爆开挖中不同炮孔诱发振动特性的差异及其原因,以隧洞全断面钻爆开挖为例,结合岩石爆破内部及外部作用,对不同炮孔爆破作用边界进行分析;通过现场单孔及生产爆破试验,综合比较掏槽孔、崩落孔及光爆孔3种典型炮孔诱发振动峰... 为探明隧洞钻爆开挖中不同炮孔诱发振动特性的差异及其原因,以隧洞全断面钻爆开挖为例,结合岩石爆破内部及外部作用,对不同炮孔爆破作用边界进行分析;通过现场单孔及生产爆破试验,综合比较掏槽孔、崩落孔及光爆孔3种典型炮孔诱发振动峰值及频谱特征;并借助数值模拟分析不同炮孔内外边界条件及其动力响应特性的差异;最后,从爆炸能量分配及塑性区发展的角度,总结归纳不同炮孔诱发振动差异的内在原因。结果表明:掏槽孔多在单个自由面条件下起爆,炮孔所受夹制作用较强,爆破外部作用减弱,转化为爆破振动能的比例增加,爆破诱发振动峰值(PPV)相对较大;掏槽孔间排距及不耦合系数较小,相比于崩落孔及光爆孔,内部作用较强,形成的塑性区面积增加,振动主频(DF)相对较低;光爆孔与崩落孔均在2个自由面条件下起爆,光爆孔不耦合系数较大,但其炮孔间距小,爆破内部作用及外部作用与崩落孔大体相当,PPV及DF分布也基本一致;实际工程中,可通过改变内外边界条件来调节爆破内部作用及外部作用,进而达到振动安全控制的目的。 展开更多

关键词 隧道工程 隧洞全断面开挖 不同爆破孔 爆破作用边界 振动特性 爆炸能量分配 塑性区发展

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不同埋深条件下深部巷道变形特征分析 被引量：5

2

作者 杨俊青 《能源与环保》 2019年第11期123-126,共4页

针对深部巷道围岩支护难、变形大等特点,理论分析了深部巷道围岩变形破坏特征、围岩力学特性以及应变软化理论。数值模拟分析了不同埋深条件下沿帮部路径的应力水平、顶板应力差峰值和所处围岩深度关系、深部巷道塑性区和残余区变化规... 针对深部巷道围岩支护难、变形大等特点,理论分析了深部巷道围岩变形破坏特征、围岩力学特性以及应变软化理论。数值模拟分析了不同埋深条件下沿帮部路径的应力水平、顶板应力差峰值和所处围岩深度关系、深部巷道塑性区和残余区变化规律以及巷道埋深和位移的关系。研究为深部巷道支护参数设计提供了理论基础。 展开更多

关键词 不同埋深 巷道变形特征 围岩力学特性 应力水平 围岩深度 塑性区 残余区

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高河矿双侧采动大巷变形破坏分析及合理煤柱尺寸留设研究 被引量：5

3

作者 薛琦 刘凯文 +1 位作者 魏聪聪 韩森 《中国矿业》 2021年第2期139-143,152,共6页

针对高河矿2#煤层大巷受双侧工作面采动影响导致巷道围岩大变形的问题,采用现场监测、数值模拟的方法,研究了大巷在双侧采动条件下的变形破坏特征及应力分布规律,并结合围岩变形量理论及锚杆锚索应用性验证确定出合理停采线位置。结果表... 针对高河矿2#煤层大巷受双侧工作面采动影响导致巷道围岩大变形的问题,采用现场监测、数值模拟的方法,研究了大巷在双侧采动条件下的变形破坏特征及应力分布规律,并结合围岩变形量理论及锚杆锚索应用性验证确定出合理停采线位置。结果表明:双侧采动后北胶巷围岩最大破坏深度可达4 m、顶底板移近量在0.5 m以上,北轨巷距离采空区远,采动影响小,变形破坏小;单侧采动时停采线前方45 m后主应力趋于稳定,双侧采动时停采线前方56 m后主应力趋于稳定,且对称分布;双侧采动时距停采线60 m以内的围岩塑性区面积大且呈非对称性,距停采线70 m以上时塑性区较小且形态规则。结合围岩变形量理论及锚杆索应用性验证确定合理停采线位置为70 m,应用于下区段的2309工作面和2304工作面,结果显示巷道变形得到明显控制,效果良好。 展开更多

关键词 大变形 破坏特征 应力分布 塑性区

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双掘两采留巷围岩应力演化特征及控制技术研究 被引量：1

4

作者 杜林 孙宁旭 +4 位作者 张重发 高明仕 敬毅 龙隆 吴侗 《煤炭技术》 CAS 2024年第3期6-11,共6页

为解决厚煤层双掘两采留巷围岩稳定性差、长期维护困难等技术难题,以园子沟煤矿1012007综放工作面为工程背景,采用理论分析、数值模拟以及现场实践分析了双巷掘进、一次采动、二次采动期间留巷围岩应力演化特征与塑性区发育规律,得到了... 为解决厚煤层双掘两采留巷围岩稳定性差、长期维护困难等技术难题,以园子沟煤矿1012007综放工作面为工程背景,采用理论分析、数值模拟以及现场实践分析了双巷掘进、一次采动、二次采动期间留巷围岩应力演化特征与塑性区发育规律,得到了留巷在一次采动期间表现出非对称应力演化特征与围岩塑性区非对称发育规律相一致,并提出了“长短锚杆索梯次支护+帮顶M型钢带整体支护+弱结构卸压”组合支护技术,最后成功应用于现场实践。 展开更多

关键词 双掘两采留巷 应力分布特征 塑性区 围岩控制

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浅埋工作面回采对边坡稳定性的影响研究

5

作者 张平 《山西冶金》 CAS 2024年第1期96-97,100,共3页

针对下伏工作面回采造成边坡失稳问题,通过数值模拟研究了不同工作面回采位置下坡体滑动和塌陷特征,分析了采空区和坡体塑性区分布规律。结果表明:工作面位置显著影响边坡滑动和塌陷特征;工作面回采后,顶板岩层成为边坡土体的主要承载结... 针对下伏工作面回采造成边坡失稳问题,通过数值模拟研究了不同工作面回采位置下坡体滑动和塌陷特征,分析了采空区和坡体塑性区分布规律。结果表明:工作面位置显著影响边坡滑动和塌陷特征;工作面回采后,顶板岩层成为边坡土体的主要承载结构,若工作面位于边坡滑动侧,会进一步提高边坡土体滑动空间;当工作面位于坡脚下部时,回采后边坡稳定性最高,当工作面位于坡体下部时,回采后边坡稳定性最差;采空区上部岩层以拉伸、剪切混合破坏为主,边坡土体以剪切破坏为主。 展开更多

关键词 浅埋工作面 边坡稳定性 塑性区特征 FLAC3D

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轴向静载压缩作用下深部砂岩的变形破坏规律

6

作者 张翼飞 朱明礼 +3 位作者 张红成 陈嘉 李起航 雷彬彬 《有色金属工程》 CAS 北大核心 2024年第6期116-124,共9页

为探究深部砂岩的变形破坏规律,建立塑性区发育、裂纹扩展情况和声发射特征之间的关系。以深部砂岩岩样为研究对象,开展轴向静载压缩声发射试验,并采用数值模拟分析岩样塑性区和内部裂纹的演化规律。结果表明:内部能量密度在压密和弹性... 为探究深部砂岩的变形破坏规律,建立塑性区发育、裂纹扩展情况和声发射特征之间的关系。以深部砂岩岩样为研究对象,开展轴向静载压缩声发射试验,并采用数值模拟分析岩样塑性区和内部裂纹的演化规律。结果表明:内部能量密度在压密和弹性阶段耗散比较平稳,塑性阶段耗散能逐渐增大,在破坏前瞬间全部释放。塑性区、裂纹和声发射特征间具有很强的关联性,压密阶段振铃计数、能量均是先增大后减小,弹性阶段前处于平静期,塑性区和微裂纹均从岩样两端侧面出现。弹性阶段,振铃计数和能量继续增大,后者涨幅大于前者,塑性区沿对角线向内发育,裂纹数量增多。塑性阶段,振铃计数持续增大,能量激增,塑性区向外发育。破坏阶段,振铃计数和能量均出现激增,模拟试验为“y”状剪切裂纹,与实际破坏裂纹形态一致。 展开更多

关键词 深部砂岩 声发射特征 裂纹形态 塑性区 变形破坏规律

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控制性断层对洞室群围岩稳定及衬砌破坏形态的影响 被引量：4

7

作者 李海轮 李刚 +2 位作者 李奇 王川 冷先伦 《人民长江》 北大核心 2021年第2期158-163,共6页

与地下洞室群相交的控制性断层是围岩开挖稳定性和衬砌破坏的主要影响因素之一,亦是工程施工的主要关注对象。以河北丰宁一大型抽水蓄能电站为依托,针对2条控制性断层,以FLAC3D数值分析软件为平台,采用结构面单元模拟岩体与断层的相对... 与地下洞室群相交的控制性断层是围岩开挖稳定性和衬砌破坏的主要影响因素之一,亦是工程施工的主要关注对象。以河北丰宁一大型抽水蓄能电站为依托,针对2条控制性断层,以FLAC3D数值分析软件为平台,采用结构面单元模拟岩体与断层的相对作用关系,开展了大型地下洞室群开挖过程的三维模拟,研究了围岩应力重分布、变形发展规律和塑性区演化及其与断层之间的关系。采用衬砌强度校核方法,研究了断层与洞室群切割处衬砌的破坏形态。结果表明:在断层与地下洞室群围岩相交处,围岩应力存在不连续现象;围岩塑性区在断层带附近呈由开挖面向岩体内延伸的条带状;断层与洞室群相交处,断层上盘岩体的竖向变形增加,下盘岩体的回弹变形减小,在洞室的高边墙处,顺倾断层的上盘岩体易沿断层向临空面发生滑移;断层相对于围岩的滑动是导致衬砌开裂的主要原因,断层处衬砌发生以拉弯和拉剪为主、压弯和压剪为辅的破坏形式,与断层处衬砌的空鼓、拉裂、压碎、剪断等破坏形态相对应;最后,针对断层处衬砌出现的问题提出了相应的应对措施。 展开更多

关键词 地下洞室 控制性断层 变形规律 塑性区演化 衬砌破坏形态

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煤矿巷道变形破坏特征及支护参数优化 被引量：4

8

作者 米社礼 《煤炭科技》 2021年第3期48-52,共5页

为了确保煤矿巷道的稳定性,采用现场调查、理论分析和数值模拟相结合的方法,现场调查分析了煤矿巷道变形破坏特征,理论分析了巷道锚杆、锚索支护作用,数值模拟研究了不同支护方案下巷道帮部应力监测曲线、巷道围岩位移变化规律及巷道围... 为了确保煤矿巷道的稳定性,采用现场调查、理论分析和数值模拟相结合的方法,现场调查分析了煤矿巷道变形破坏特征,理论分析了巷道锚杆、锚索支护作用,数值模拟研究了不同支护方案下巷道帮部应力监测曲线、巷道围岩位移变化规律及巷道围岩塑性区分布。研究得出,优化后的巷道支护方案具有较好的支护效果。 展开更多

关键词 变形破坏特征 锚杆、锚索支护 支护参数 塑性区

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恒定载荷作用下巷道围岩承载特性数值模拟研究 被引量：1

9

作者 唐中猛 《能源与环保》 2019年第3期157-160,共4页

不同锚杆支护参数条件下,围岩形成的锚固承载体的承载性能不同。采用数值模拟软件,研究了围岩在支护后,锚杆支护参数与锚固复合承载体的关系。研究得出:随着支护密度的增大,围岩承载体强度逐渐增大、围岩两帮塑性区范围逐渐变小、垂直... 不同锚杆支护参数条件下,围岩形成的锚固承载体的承载性能不同。采用数值模拟软件,研究了围岩在支护后,锚杆支护参数与锚固复合承载体的关系。研究得出:随着支护密度的增大,围岩承载体强度逐渐增大、围岩两帮塑性区范围逐渐变小、垂直应力峰值逐渐由深部向浅部转移、围岩变形量小;随着锚杆长度的增加,应力峰值越靠近两帮、应力值也越大。但是锚杆长度达到一定值时,承载体强度的增长幅值逐渐减小;随着锚杆直径的增大,巷道的围岩变形量逐渐减小。研究为巷道围岩的控制提供了借鉴。 展开更多

关键词 恒定载荷 巷道围岩 承载特性 塑性区 锚杆支护参数 锚固复合承载体

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不同煤柱宽度下巷道围岩变形规律分析

10

作者 张凯 《能源与环保》 2019年第10期177-180,共4页

为了解决合理煤柱宽度设置的问题,避免煤炭资源的浪费和确保矿井的安全开采,理论分析了软岩巷道破坏特征和高应力软岩巷道破坏特征;数值模拟分析了不同宽度煤柱下垂直应力分布、巷道围岩塑性区分布特征、巷道围岩变形量分析。研究为合... 为了解决合理煤柱宽度设置的问题,避免煤炭资源的浪费和确保矿井的安全开采,理论分析了软岩巷道破坏特征和高应力软岩巷道破坏特征;数值模拟分析了不同宽度煤柱下垂直应力分布、巷道围岩塑性区分布特征、巷道围岩变形量分析。研究为合理煤柱宽度的留设提供了科学依据。 展开更多

关键词 煤柱宽度 围岩变性规律 破坏特征 垂直应力 塑性区 变形量

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采动影响下双巷掘进煤柱承载特征研究

11

作者 范文生 刘晓东 《山西焦煤科技》 2020年第8期44-47,共4页

双巷掘进区段煤柱需要经历掘进扰动、本工作面一次采动和下工作面二次采动的全动压影响,其稳定性对保护巷道稳定起至关重要的作用。以某矿3106回风巷和3107进风巷双巷掘进为背景,采用FLAC 3D有限元软件建立数值模型,分析了4 m、6 m、8 m... 双巷掘进区段煤柱需要经历掘进扰动、本工作面一次采动和下工作面二次采动的全动压影响,其稳定性对保护巷道稳定起至关重要的作用。以某矿3106回风巷和3107进风巷双巷掘进为背景,采用FLAC 3D有限元软件建立数值模型,分析了4 m、6 m、8 m和12 m四种宽度煤柱在全动压影响过程中的塑性区和应力演化特征。结果表明:二次采动影响后,4 m煤柱丧失承载能力,6 m、8 m煤柱进入塑性区成为塑性承载煤柱,12 m煤柱中间存在弹性核为弹性承载煤柱。因此,确定双巷掘进的合理煤柱宽度应大于6 m,保证煤柱在经历二次采动影响后仍然具有承载能力,确保巷道稳定。 展开更多

关键词 双巷掘进 煤柱宽度 承载特征 塑性区

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巷道围岩变形破坏特征及支护方案研究 被引量：9

12

作者 徐付军 《能源与环保》 2021年第2期167-170,174,共5页

为了确保巷道围岩的稳定性,理论分析了巷道围岩变形破坏特征,得出了开挖后巷道围岩变形速率分布及巷道塑性区和原岩应力的关联;数值模拟分析了不同支护条件下巷道垂直应力分布情况及不同滞后支护方案下巷道顶板垂直应力分布,得到了最优... 为了确保巷道围岩的稳定性,理论分析了巷道围岩变形破坏特征,得出了开挖后巷道围岩变形速率分布及巷道塑性区和原岩应力的关联;数值模拟分析了不同支护条件下巷道垂直应力分布情况及不同滞后支护方案下巷道顶板垂直应力分布,得到了最优支护方案。最后进行现场实测分析,验证了该支护方案的可行性。 展开更多

关键词 围岩变形破坏特征 围岩变形速率 巷道塑性区 垂直应力 滞后支护

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深埋风积沙隧道施工工法及围岩变形特征研究 被引量：6

13

作者 王志杰 吴凡 +2 位作者 王李 王如磊 高靖遥 《铁道标准设计》 北大核心 2019年第11期109-115,共7页

风积沙作为一种抗剪能力弱、黏聚力低、自稳能力差的土体,隧道开挖时围岩变形难以控制,研究风积沙隧道的围岩变形特征及其适用的施工工法则显得尤为重要。依托蒙华铁路王家湾隧道穿越风积沙段,通过室内试验得到相关参数,采用有限差分法... 风积沙作为一种抗剪能力弱、黏聚力低、自稳能力差的土体,隧道开挖时围岩变形难以控制,研究风积沙隧道的围岩变形特征及其适用的施工工法则显得尤为重要。依托蒙华铁路王家湾隧道穿越风积沙段,通过室内试验得到相关参数,采用有限差分法进行数值模拟,对比分析有无水平旋喷桩加固两种工况的围岩变形和塑性区发展,从而得出三台阶法、三台阶临时仰拱法、三台阶七步法、CD法以及双侧壁导坑法5种工法的变形特征和水平旋喷桩的加固效果。研究结果表明,(1)在无水平旋喷桩加固围岩的情况下,双侧壁导坑法最适用于大断面深埋风积沙隧道,但其控制效果仍然不能满足变形要求;(2)采用水平旋喷桩加固后,三台阶加临时仰拱法最适合于大断面深埋风积沙隧道;(3)水平旋喷桩与三台阶加临时仰拱法结合能够有效控制围岩变形;(4)水平旋喷桩能够显著控制上半部分围岩变形大小,并减缓全环围岩变形速率,但对下半部分围岩变形大小控制不明显。 展开更多

关键词 铁路隧道 深埋风积沙隧道 数值模拟 围岩变形特征 工法比选 水平旋喷桩 塑性区发展

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布尔台矿保留巷道顶板剧烈下沉机理及其控制 被引量：3

14

作者 宋桂军 李臣 +2 位作者 张帅 张兵 罗茗 《中国矿业》 北大核心 2019年第A02期335-339,共5页

针对布尔台煤矿22205工作面辅运巷600~1850m出现顶板剧烈下沉现象,通过现场监测、数值模拟、理论分析等手段研究了巷道顶板围岩破坏特征及发生机理,研究表明:剧烈下沉段顶板普遍淋水,围岩破坏深度可达5m以上,顶板含水导致围岩强度软化,... 针对布尔台煤矿22205工作面辅运巷600~1850m出现顶板剧烈下沉现象,通过现场监测、数值模拟、理论分析等手段研究了巷道顶板围岩破坏特征及发生机理,研究表明:剧烈下沉段顶板普遍淋水,围岩破坏深度可达5m以上,顶板含水导致围岩强度软化,在侧方采空区高偏应力场作用下塑性区急剧扩展,并呈非对称性分布,导致塑性区与直接顶之上的夹煤层塑性区贯通,夹煤层塑性区释放膨胀压力作用于直接顶,进一步加剧了顶板的不稳定性。基于此提出巷道分段补强支护参数以及二次采动超前支护措施,保证了22205工作面回采期间巷道的安全使用。 展开更多

关键词 现场试验 围岩破坏特征 塑性区 下沉机理 分段补强支护

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缓倾层状岩体大断面高铁隧道变形特征研究 被引量：1

15

作者 张涛 《国防交通工程与技术》 2023年第3期22-26,共5页

隧道穿越缓倾层状围岩时,易发生剪切滑移、张拉破坏和弯折内鼓等现象,致使隧道施工过程中易发生拱顶掉块、塌方等问题。以重庆楠竹山隧道为工程依托,研究不同岩层倾角下隧道结构受力、变形特征以及塑性区分布规律,并探讨缓倾层状岩体隧... 隧道穿越缓倾层状围岩时,易发生剪切滑移、张拉破坏和弯折内鼓等现象,致使隧道施工过程中易发生拱顶掉块、塌方等问题。以重庆楠竹山隧道为工程依托,研究不同岩层倾角下隧道结构受力、变形特征以及塑性区分布规律,并探讨缓倾层状岩体隧道变形控制措施。研究表明:当缓倾层状岩体节理角度由0°增加至15°、30°时,隧道最大竖向位移变化不大,但节理角度增大对隧道水平位移的影响较大,最大水平位移主要发生在拱腰至边墙部位;隧道周边围岩塑性发展及破坏区受缓倾层状岩体节理角度的控制较为明显,当层状岩体倾角为0°、15°时,塑性区以压溃破坏为主,当层状岩体倾角为30°时,塑性区主要以层间剪切滑动破坏为主。研究有助于采取针对性措施以保证施工安全。 展开更多

关键词 缓倾层状岩体 高铁隧道 破坏机理 变形特征 应力分析 塑性区

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基于承载特性的群洞稳定性及初期支护优化研究

16

作者 姚志雄 刘梦飞 +4 位作者 吴波 刘耀星 陈希茂 郑国文 罗芷祎 《现代隧道技术》 CSCD 北大核心 2023年第1期119-129,共11页

以福建某下穿高速公路大跨四孔小净距隧道(中间两孔车行隧道为双向八车道)为依托,开展考虑各洞室承载特性的整体优化研究以实现更科学的设计。基于强度折减极限理论方法,结合围岩变形、中夹岩塑性区发展及洞室破坏过程,综合评价各洞室... 以福建某下穿高速公路大跨四孔小净距隧道(中间两孔车行隧道为双向八车道)为依托,开展考虑各洞室承载特性的整体优化研究以实现更科学的设计。基于强度折减极限理论方法,结合围岩变形、中夹岩塑性区发展及洞室破坏过程,综合评价各洞室稳定性,探讨群洞失稳判定方法及破坏模式;基于各洞室等强设计思想,通过数学函数模型拟合各洞室安全系数与初期支护厚度隐含关系,基于遗传算法对支护厚度进行优化。结果表明,随强度折减系数增大,围岩塑性区由近及远发展并贯通,大跨车行隧道与人行隧道安全储备不同,存在优化空间;结合各洞室稳定性及破坏发展过程,总结提出中夹岩塑性区贯通破坏、拱脚及地表塑性区贯通破坏以及上述两者共同作用破坏的三种群洞隧道主导破坏模式。计算结果表明,人行隧道及车行隧道初期支护厚度可减少4~12 cm,存在16.7%~26.7%不等优化空间。优化方案、原方案典型断面变形、应力与现场实测值一致性好,且均小于规定值,结构是稳定的,表明优化后的支护与围岩能较好协同作用,验证了计算方法及优化方案的合理性。这种综合考虑各洞室承载特性、支护参数经济性及群洞整体稳定性的优化方法,更好地处理了工程安全及工程造价之间的辩证关系,相比传统工程类比法更具科学性。 展开更多

关键词 群洞隧道 承载特性 中夹岩塑性区 极限分析理论 稳定性分析 初期支护优化

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“钟”形采空硐室结构特征参数分析

17

作者 杨丹 胡卸文 《工程地质学报》 CSCD 北大核心 2017年第4期1123-1131,共9页

古人根据长期采矿经验,在长屿硐天矿区开挖形成了无柱式"钟"形硐室,并根据NS走向和SW-NE走向地形坡度不同的情况,采用不同的断面跨度,导致硐室底部呈近似椭圆形。为深入探寻长屿硐天华玄硐群与花居硐群"钟"形硐室... 古人根据长期采矿经验,在长屿硐天矿区开挖形成了无柱式"钟"形硐室,并根据NS走向和SW-NE走向地形坡度不同的情况,采用不同的断面跨度,导致硐室底部呈近似椭圆形。为深入探寻长屿硐天华玄硐群与花居硐群"钟"形硐室结构特征的科学规律,深入总结古人工程技术经验,进一步分析大型硐室群屹立千年不倒的影响因素,本文深入开展"钟"形采空硐室结构参数特征的研究,以地形坡度、硐室跨高比、硐室埋深与高度比为因素,采用FLAC进行数值模拟计算,对硐室围岩的应力以及塑性区进行了深入分析,得出了结论为:在缓坡方向,硐室跨高比宜小于1.44,硐室埋深与硐高比宜小于1.8;在陡坡方向,跨高比宜小于1.28,硐室埋深与硐高比宜小于1.8。勘查的24个硐室中有67.7%硐室符合该规律,可见古人采用了较为合理的"钟"形硐室结构形式,为洞室千年稳定奠定了良好基础。 展开更多

关键词 “钟形”硐室 结构特征 围岩应力 围岩塑性区

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