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穿越断层破碎带深埋洞室爆破开挖围岩破坏机理研究进展
1
作者 苏都都 范勇 +2 位作者 吴进高 杨广栋 冷振东 《三峡大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2024年第4期25-34,共10页
我国西部大开发战略正进一步实施,西南高山峡谷地区正在或即将在密集展开一大批大型水电工程.然而受复杂地形条件限制,工程建设中将导流、引水、发电等水工建筑物布置在地下,这就涉及到具有埋深大、地应力高典型特征的地下洞室群开挖工... 我国西部大开发战略正进一步实施,西南高山峡谷地区正在或即将在密集展开一大批大型水电工程.然而受复杂地形条件限制,工程建设中将导流、引水、发电等水工建筑物布置在地下,这就涉及到具有埋深大、地应力高典型特征的地下洞室群开挖工程,并且相当一部分地下洞室群不可避免地穿越断层破碎带.本文总结了近年来工程师和学者重点关注的围岩变形破坏成因以及降低围岩变形破坏发生风险和保障深埋洞室施工安全的方法与技术.诸多研究从理论上阐明了爆破-瞬态卸荷力学作用过程,明确了爆炸应力波和地应力瞬态-卸荷应力波产生机理;从爆破-瞬态卸荷反复扰动激发应力波传播规律、应力波与含断层破碎带岩体的相互作用、含断层破碎带岩体强度特征等方面深入研究爆破-瞬态卸荷反复扰动下穿越断层破碎带深埋洞室变形破坏机理.并结合现场试验、数值模拟和室内试验的方法研究提出了爆破-瞬态卸荷扰动作用下围岩破坏预报及其控制措施.最后提出了关于爆破-瞬态卸荷扰动对含断层破碎带岩体复杂相互作用及控制技术的深入研究方向. 展开更多
关键词 断层破碎带 围岩 深埋洞室 瞬态卸荷 爆破
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大当量爆炸地冲击毁伤效应的理论与试验研究Ⅱ:深埋洞室地冲击效应模拟试验系统研制 被引量：5
2
作者 李杰 王德荣 +5 位作者 李志浩 蒋海明 熊自明 高磊 范鹏贤 王明洋 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第8期1552-1566,共15页
相似模拟试验是解决大当量爆炸下深埋洞室工程安全问题的重要研究手段,但长期以来受相关技术手段、设备限制,相关研究一直难以有效开展。本文采用自主研制与必要借鉴相结合的研发方式,解决了高地应力柔性均布长时加载、地冲击波形精细... 相似模拟试验是解决大当量爆炸下深埋洞室工程安全问题的重要研究手段,但长期以来受相关技术手段、设备限制,相关研究一直难以有效开展。本文采用自主研制与必要借鉴相结合的研发方式,解决了高地应力柔性均布长时加载、地冲击波形精细调控以及高地应力叠加地冲击静动组合加载等关键技术问题,研制了深埋洞室地冲击效应真三维模拟试验系统。在1∶50~1∶100几何及相应物理相似下,装置可实现高地应力加载、开挖扰动过程和爆炸地冲击效应的模拟,解决了原型试验受限,模拟手段匮乏的技术难题。采用该试验系统,对深部巷道在动静载组合作用下的响应机制进行研究,结果显示按均质岩体极限应力设计的工程安全埋深边界外,地冲击扰动可激活深埋岩体中构造岩块运动,造成工程局部严重破坏。测试结果表明,该装置运行稳定可靠,可真实再现冲击扰动下深埋洞室的毁伤过程,为深埋洞室抗大当量武器打击的安全防护研究提供了可靠的基础平台。 展开更多
关键词 岩石力学 深埋洞室 地冲击 构造岩体 大当量爆炸 模拟试验
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考虑围岩峰后强度脆性跌落的洞室黏弹塑性解 被引量：5
3
作者 周建 杨新安 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第S02期439-446,共8页
岩石全应力-应变曲线常被简化成3阶段模型,该模型的软化阶段应力与应变呈线性相关而忽略了岩石峰后强度下降由快而慢的过程,得到的洞室围岩理论解答与实测相比有一定误差。针对传统的3阶段模型忽视岩石峰后实际路径特征,将岩石的全应力... 岩石全应力-应变曲线常被简化成3阶段模型,该模型的软化阶段应力与应变呈线性相关而忽略了岩石峰后强度下降由快而慢的过程,得到的洞室围岩理论解答与实测相比有一定误差。针对传统的3阶段模型忽视岩石峰后实际路径特征,将岩石的全应力-应变曲线简化成体现峰后强度脆性跌落特性的4阶段模型,考虑围岩的扩容、流变特性,推导了4阶段模型各分区应力、位移解析解,并引入围岩峰后强度跌落公式,获得了各分区半径解答。通过工程实例将本文方法求解的分区半径与其他方法对比分析获得围岩峰后强度跌落公式的适用范围,并将本文求解的洞壁位移与实测进行对比,验证了本文方法的可行性;并分析了软化模量、流变特性等因素对围岩应力、位移和分区半径的影响。研究表明:考虑岩石的流变特性和峰后强度跌落阶段对围岩分区半径有一定影响,且分区半径随着岩石峰后强度跌落系数λ的增大而增大,当λ的取值范围为0.6≤λ<1时,洞壁计算位移与工程实测较为接近;软化模量对洞壁位移和分区半径影响较大且对黏塑性软化区的影响大于黏塑性强度跌落区,流变特性对围岩的影响主要体现在洞壁位移与切向应力上。研究成果为深埋洞室黏塑性范围、洞壁位移等关键数据的预测提供借鉴。 展开更多
关键词 深埋洞室围岩 黏弹塑性解 强度跌落 应变软化 流变特性
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基于孔洞应力解析逼近解的深埋管道围岩稳定性分析
4
作者 姜丽君 于桓飞 +2 位作者 张慧君 吴平 马庆宏 《浙江水利科技》 2023年第4期100-105,共6页
地下深埋管道在不同工作状态下的安全和稳定性一直受到工程技术人员的关注。应用平面孔洞应力解析逼近解理论,对3种不同工作压力下某深埋管道围岩应力和稳定性进行计算分析。计算结果表明,最大内压下洞室顶部和底部的大主应力小,侧壁应... 地下深埋管道在不同工作状态下的安全和稳定性一直受到工程技术人员的关注。应用平面孔洞应力解析逼近解理论,对3种不同工作压力下某深埋管道围岩应力和稳定性进行计算分析。计算结果表明,最大内压下洞室顶部和底部的大主应力小,侧壁应力大,角点处出现应力集中;塑性区的范围主要出现在洞室顶部和底部附近区域,且上下对称,明显形成压力拱。不同压力下,洞室顶部和底部应力随内压的增大而增大,而侧壁应力随之逐渐分布均匀;塑性区主要出现在洞室拱顶和底板区域,塑性区范围随压力增大而增大。计算结果为深埋管道围岩稳定性分析提供新的计算途径,为不同工作状态下管道的安全性提供理论支撑。 展开更多
关键词 深埋管道 硬岩洞室 解析逼近解 稳定性 应力
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深埋隧洞开挖引起的围岩开裂研究 被引量：4
5
作者 张文举 卢文波 +1 位作者 许志宏 严鹏 《地下空间与工程学报》 CSCD 北大核心 2016年第S2期684-688,719,共6页
利用动态版岩石破裂过程分析系统(RFPA^(2D))模拟岩体加载和卸载过程岩体内部裂纹起裂、扩展的演化规律,研究加载和卸载条件岩体内部裂纹开裂异同;通过不同压力条件下圆形隧洞围岩开裂分布特征模拟及分析,探索高地应力条件下地下洞室开... 利用动态版岩石破裂过程分析系统(RFPA^(2D))模拟岩体加载和卸载过程岩体内部裂纹起裂、扩展的演化规律,研究加载和卸载条件岩体内部裂纹开裂异同;通过不同压力条件下圆形隧洞围岩开裂分布特征模拟及分析,探索高地应力条件下地下洞室开挖卸荷引起的应力效应及其对围岩开裂的影响,并依据声发射(AE)作为瞬态卸荷引起岩体开裂的判据研究动态卸荷引起的围岩开裂范围。研究表明:开挖卸荷是深埋隧洞围岩发生开裂的重要原因;卸荷持续时间越短引起的围岩开裂范围越大;围岩开裂深度及范围随着侧压力系数增加而增大,且侧压力系数不等于1时,高地应力条件圆形隧洞围岩开裂区域近似呈V型。 展开更多
关键词 深埋洞室 围岩开裂 声发射 开裂分布特征 卸载
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深埋大型地下洞室群围岩稳定性三维数值模拟 被引量：7
6
作者 李睿 张蕊 +1 位作者 徐云海 程伟 《水力发电》 北大核心 2016年第5期16-19,共4页
深埋大型地下洞室群开挖引起围岩应力重分布,评价各个阶段(初始和开挖状态)洞室围岩应力及位移分布特征具有较大的工程意义。以GS水电站右岸深埋大型地下厂房洞室群为工程背景,基于FLAC3D平台建立了三维地质模型,研究了深埋大型地下厂... 深埋大型地下洞室群开挖引起围岩应力重分布,评价各个阶段(初始和开挖状态)洞室围岩应力及位移分布特征具有较大的工程意义。以GS水电站右岸深埋大型地下厂房洞室群为工程背景,基于FLAC3D平台建立了三维地质模型,研究了深埋大型地下厂房的初始应力特征以及在施工开挖过程中洞室围岩的应力及变形特征,并对深埋大型洞室围岩的稳定性进行了综合评价。 展开更多
关键词 深埋地下洞室群 围岩 稳定性分析 应力场 变形场
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深埋地下洞室柱状节理围岩变形特征分析
7
作者 楚文杰 贾聿颉 《河南科技》 2023年第19期66-72,共7页
【目的】金沙江白鹤滩水电站输水系统中的尾水调压室规模巨大,洞室埋深大,穹顶柱状节理玄武岩发育,地质条件复杂,为了降低围岩变形破坏的风险,保证工程安全,节约生产成本,需对深埋地下洞室柱状节理围岩变形特征进行分析。【方法】依托... 【目的】金沙江白鹤滩水电站输水系统中的尾水调压室规模巨大,洞室埋深大,穹顶柱状节理玄武岩发育,地质条件复杂,为了降低围岩变形破坏的风险,保证工程安全,节约生产成本,需对深埋地下洞室柱状节理围岩变形特征进行分析。【方法】依托右岸深埋地下洞室8#尾水调压室,结合现场工程地质资料及施工过程,运用非连续介质力学的数值计算方法,得出无支护条件下穹顶在柱状节理岩体及完整岩体两种情况下围岩的应力应变分布,继而分析评价两种情况下围岩可能出现的变形特征。【结果】结果表明,柱状节理的发育使穹顶开挖面附近浅层围岩强度降低、应力集中区与开挖面的距离增大,围岩塑性区深度显著增大;受初始最大主应力方向及柱状节理各向异性影响,穹顶S侧翼围岩变形值及N/S两侧翼变形值的差异均有所增大,层间错动带C5在N侧法向应力有所减弱,在S侧的松弛变形有所增大。【结论】分析方法及结果符合地下工程设计施工的一般规律,为围岩稳定、设计方案和支护安全评价提供了有力支撑,具有可靠的工程指导价值。 展开更多
关键词 柱状节理围岩 深埋地下洞室 尾水调压室穹顶 非连续介质 围岩变形特征 数值计算
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江门中微子实验站大型深埋地下洞室涌水量预测分析
8
作者 曾峰 万伟锋 +2 位作者 张海丰 杜亚军 张辉 《工程勘察》 2021年第10期44-48,共5页
在大型深埋地下洞室开挖过程中,突发性涌水给施工设备和人员安全带来巨大的隐患,因此如何合理地预测涌水量规模,对施工期选择适当的止水、排水措施显得极为重要。本文以广东省江门中微子实验站大型深埋地下洞室的开挖涌水量预测为研究对... 在大型深埋地下洞室开挖过程中,突发性涌水给施工设备和人员安全带来巨大的隐患,因此如何合理地预测涌水量规模,对施工期选择适当的止水、排水措施显得极为重要。本文以广东省江门中微子实验站大型深埋地下洞室的开挖涌水量预测为研究对象,采用经验公式法和数值模拟法分别对洞室开挖的最大涌水量和稳定涌水量进行预测分析,成果表明工程开挖过程中最大涌水量为520~710m^(3)/h,长期稳定涌水量为230~330m^(3)/h,现场观测实际涌水量为368.4~563.7m^(3)/h。预测结果与实际涌水量观测情况基本吻合。研究成果可以为工程施工中涌水量预测和涌水治理措施的选择提供有价值的参考依据。 展开更多
关键词 大型深埋地下洞室 涌水量预测 江门中微子实验站
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地下硐室围岩应力状态及相关参数测量结果的分析与评价 被引量：6
9
作者 郭啟良 赵仕广 +1 位作者 丁立丰 王成虎 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第A01期3361-3366,共6页
在深埋及压力硐室工程中,采用水压致裂法测定围岩三维应力状态,宜首先判定围岩应力的分布状况。在具有应力松弛圈、应力集中区与不受开挖影响的正常应力分布域情况下,只有分别进行计算分析,才能更为真实地揭示出硐壁围岩的三维应力分布... 在深埋及压力硐室工程中,采用水压致裂法测定围岩三维应力状态,宜首先判定围岩应力的分布状况。在具有应力松弛圈、应力集中区与不受开挖影响的正常应力分布域情况下,只有分别进行计算分析,才能更为真实地揭示出硐壁围岩的三维应力分布特征。对于确定压力硐室围岩自身承载能力的水力劈裂测试成果,只有结合裂隙性状、岩层结构状况等进行全面分析,才能准确评价围岩的抗载强度。由于在高压力作用下,岩体中存在的软弱结构面有可能被张裂或扩展,从而改变岩层的透水性,因此只有按照工程运行状态下围岩实际承受的压力进行高压压水测试,才能得到岩层透水性的可靠资料。 展开更多
关键词 岩石力学 水压致裂 深埋承压硐室 三维原地应力 围岩抗载强度 高压透水性
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