软弱围岩隧洞施工性态的力学模拟与分析 被引量：108

1

作者 孙钧 朱合华 《岩土力学》 EI CAS CSCD 1994年第4期20-33,共14页

本文着重对软弱围岩隧洞施工中的力学性态进行了计算机模拟和分析。文中除提出了考虑隧洞开挖面时空效应的三维分析模型外，还计入岩体流变时效，进行了弹－粘塑性数值计算。其中，研讨了开挖面推进过程中洞室围岩与错喷支护的相互作用... 本文着重对软弱围岩隧洞施工中的力学性态进行了计算机模拟和分析。文中除提出了考虑隧洞开挖面时空效应的三维分析模型外，还计入岩体流变时效，进行了弹－粘塑性数值计算。其中，研讨了开挖面推进过程中洞室围岩与错喷支护的相互作用以及设置整筑式二次内衬的影响。用所建议的力学模型和编制的程序软件，结合某实际工程，分别就洞室上下台阶法分部开挖、全断面法一次开挖和侧壁导坑法扩大开挖等三种最常见的隧洞施工作业方式进行了模拟分析，并将计算成果与现场实测数据作了比较验证。 展开更多

关键词 软弱围岩 隧洞 开挖面效应 锚喷支护 施工力学

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深部软岩隧道施工性态时空效应分析 被引量：98

2

作者 赵旭峰 王春苗 孔祥利 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第2期404-409,共6页

随着我国交通事业的迅速发展,在深部岩体中修筑隧道工程已必不可少,随之而来的深部岩体所具有的特殊工程地质问题也更加突出。主要对深部软岩隧道工程中施工力学性态和变形时空效应进行三维非线性黏弹性数值模拟,并将计算结果与现场实... 随着我国交通事业的迅速发展,在深部岩体中修筑隧道工程已必不可少,随之而来的深部岩体所具有的特殊工程地质问题也更加突出。主要对深部软岩隧道工程中施工力学性态和变形时空效应进行三维非线性黏弹性数值模拟,并将计算结果与现场实测数据进行比较验证。研究结果表明,计入围岩流变效应,考虑深部软岩隧道时空效应影响,在作业面影响范围内,开挖面空间效应占主导因素,围岩应力随距作业面距离的加大而逐步释放;在此范围外,软弱岩体流变属性得以充分发挥。通过分析和施工实践证明,对于深埋软岩隧道应尽早施作衬护,以改善承载环范围内围岩受力,减少扰动,提高围岩自承能力;由于软岩流变效应显著,必须适时设置二次衬砌以承受来自围岩的后期流变压力,限制围岩大变形。研究成果丰富了地下工程施工力学理论,可应用于工程实践。 展开更多

关键词 岩石力学 深埋隧道 软弱围岩 施工力学 开挖面效应 时间效应 流变压力

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隧洞施工开挖过程初次支护时机选择方法 被引量：21

3

作者 苏凯 崔金鹏 张智敏 《中南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第8期3075-3082,共8页

建立某隧洞的二维和三维数值模型,分别以开挖荷载释放率和掌子面与监测断面间的距离为控制参数,研究二维数值分析中的最佳初次支护时机问题和三维数值分析中的开挖面空间效应问题,并从隧洞开挖过程中围岩的变形规律出发,分析开挖荷载释... 建立某隧洞的二维和三维数值模型,分别以开挖荷载释放率和掌子面与监测断面间的距离为控制参数,研究二维数值分析中的最佳初次支护时机问题和三维数值分析中的开挖面空间效应问题,并从隧洞开挖过程中围岩的变形规律出发,分析开挖荷载释放率和掌子面与监测断面间距离之间的关系。提出位移完成率的概念,并以此构建开挖荷载释放率和掌子面与监测断面间距离之间的对应关系,最终给出基于位移完成率的最佳初次支护时机选择方法。研究结果表明:不同支护时机下围岩稳定性差别明显;随着开挖荷载释放率的增大和开挖过程中掌子面的推进,监测断面的围岩位移不断增大直至最终稳定。 展开更多

关键词 隧洞 初次支护时机 位移完成率 开挖面效应 三维数值分析

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盾构开挖面三维曲面体破坏模型及支护力计算方法研究 被引量：2

4

作者 黎春林 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第8期2092-2102,共11页

针对盾构隧道施工开挖面极限支护力这一重要课题,提出一种新的半圆台和局部球体的组合曲面体滑动块模型。当前,楔形体极限平衡方法普遍采用估算滑裂面侧面摩擦力作为已知量来列平衡方程求取开挖面支护力,但因滑裂面侧面摩擦力影响因素很... 针对盾构隧道施工开挖面极限支护力这一重要课题,提出一种新的半圆台和局部球体的组合曲面体滑动块模型。当前,楔形体极限平衡方法普遍采用估算滑裂面侧面摩擦力作为已知量来列平衡方程求取开挖面支护力,但因滑裂面侧面摩擦力影响因素很多,很难估算准确。利用曲面体模型的对称性,在求解开挖面支护力时,避开滑裂面摩擦力的估算,提高了计算精度。并进一步对隧道拱顶以上的半圆台曲面模型进行了受力分析,考虑了主应力偏转引起的侧压力系数变化,推导了滑裂面为空间曲面时土拱效应下土中竖向应力的解析解。最后通过算例分析验证了推荐模型的合理性。结果表明,推荐模型简单、有效且有实用价值,可广泛应用于隧道施工开挖面前方土体的稳定性分析。 展开更多

关键词 盾构隧道 土拱效应 开挖面稳定 支护力 曲面体

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基于开挖面空间效应的围岩-支护相互作用机制 被引量：23

5

作者 侯公羽 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第S1期2871-2877,共7页

根据开挖卸荷的概念和开挖面空间效应原理,提出围岩弹塑性变形二次释放的概念,建立基于开挖面空间效应和围岩弹塑性变形二次释放的力学模型,研究围岩-支护之间的相互作用。通过引入围岩与支护在其作用面(接触面)上必须满足的2个协调条... 根据开挖卸荷的概念和开挖面空间效应原理,提出围岩弹塑性变形二次释放的概念,建立基于开挖面空间效应和围岩弹塑性变形二次释放的力学模型,研究围岩-支护之间的相互作用。通过引入围岩与支护在其作用面(接触面)上必须满足的2个协调条件即应力协调和位移协调,实现对围岩-支护相互作用达平衡状态时的求解。建立基于开挖面空间效应及围岩-支护相互协调作用的支护结构设计方法。 展开更多

关键词 岩石力学 开挖卸荷 开挖面空间效应 弹塑性变形二次释放 围岩-支护相互作用 支护设计方法

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收敛约束法中隧道开挖面空间效应方法比较 被引量：21

6

作者 张常光 曾开华 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第5期1417-1424,共8页

合理的开挖面空间效应方法是充分调动与发挥围岩自承载能力的前提,对2种代表性的开挖面空间效应方法:T-N(09)支护力系数法和V-D(09)位移释放系数法,进行了来源、因素考虑、适用范围、空间效应实现及收敛约束差异等的定性与定量比较。研... 合理的开挖面空间效应方法是充分调动与发挥围岩自承载能力的前提,对2种代表性的开挖面空间效应方法:T-N(09)支护力系数法和V-D(09)位移释放系数法,进行了来源、因素考虑、适用范围、空间效应实现及收敛约束差异等的定性与定量比较。研究结果表明:2种开挖面空间效应方法都易与围岩特征曲线相结合,便于实际工程应用,且在一定参数范围内二者具有很好的一致性;T-N(09)支护力系数法仅适用于理想弹-塑性围岩,得到的支护压力偏小、围岩稳定变形偏大,应对其材料模型及参数范围进行有效拓展;V-D(09)位移释放系数法适用于各种弹塑性围岩,能较直观地反映开挖面空间效应的变化及影响范围,具有广泛的工程应用前景。 展开更多

关键词 开挖面空间效应 支护力系数 位移释放系数 支护压力 围岩稳定变形

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黏性土层中泥水盾构泥浆作用对开挖面土体强度和侧向变形特性影响研究 被引量：11

7

作者 胡欣雨 张子新 徐营 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第11期1735-1743,共9页

采用真三轴仪和环境扫描电子显微镜(XL30 ESEM-FEG),从宏微观上初探了黏性土层中泥水盾构开挖面的稳定机理,研究了不同应力水平下泥浆作用对开挖面土体强度和变形特性的影响,并通过颗粒流数值模拟对实验结果进行了验证。结果表明:①对... 采用真三轴仪和环境扫描电子显微镜(XL30 ESEM-FEG),从宏微观上初探了黏性土层中泥水盾构开挖面的稳定机理,研究了不同应力水平下泥浆作用对开挖面土体强度和变形特性的影响,并通过颗粒流数值模拟对实验结果进行了验证。结果表明:①对于黏土类渗透系数较低(K<10-8 m/s)的地层,由于泥浆几乎不流入地层而不能形成泥膜,无法依靠泥膜建立开挖面的稳定机制,但过滤解质间水流产生解质摩擦力及适当的泥浆支护压力对土体颗粒产生的挤压作用均有利于开挖面保持稳定。②过滤解质挤压作用的发挥存在有效泥浆支护压力上、下限值。当支护压力小于其压力下限值时,泥浆作用对土体强度和变形的影响均不大;当支护压力大于其压力上限值时,泥浆中水的渗透开始逐渐软化土体,导致了土体强度的降低、变形增大;而当支护压力处于上、下限之间时,挤压作用的发挥使得过滤解质的压缩,相互间的范德华力增大,透水性降低,外在表现为泥浆作用使得土体强度提高,变形量减小。③基于黏性土与水接触时的软化特性,盾构在长时间停止掘削时,不宜单纯采用泥浆压力来保持开挖面的稳定,而应充分利用盾构本体正面挡板来保持地层的稳定。 展开更多

关键词 泥水盾构 泥浆作用 开挖面稳定机理 真三轴实验 强度和侧向变形

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基于开挖面空间效应的巷道围岩支护时机分析 被引量：10

8

作者 张晓飞 王刘成 《煤矿安全》 CAS 北大核心 2015年第8期212-215,共4页

基于开挖面空间效应理论,对圆形巷道开挖面空间效应进行了分析,研究了煤巷锚杆支护结构的支护特性,并讨论了不同巷道半径及掘进速度情况下巷道围岩释放载荷和支护结构支护压力的变化特点,从而为选择合适的支护时机提供理论基础。结果表... 基于开挖面空间效应理论,对圆形巷道开挖面空间效应进行了分析,研究了煤巷锚杆支护结构的支护特性,并讨论了不同巷道半径及掘进速度情况下巷道围岩释放载荷和支护结构支护压力的变化特点,从而为选择合适的支护时机提供理论基础。结果表明:巷道半径对围岩释放载荷的影响较小,围岩释放载荷随开挖时间的增加均呈现先快速增加后缓慢增加然后基本不变的变化趋势。巷道掘进速度对巷道围岩释放载荷影响较大,随着掘进速度的增大,围岩载荷释放较快,支护时间也相应提前。巷道半径越大巷道围岩假想支护压力随时间变化越平缓;随着巷道掘进速度的增大,巷道围岩假想的径向支护压力迅速减小,支护结构支护压力临界点所对应的开挖时间越短。 展开更多

关键词 开挖面空间效应 支护特性 巷道围岩 支护压力

原文传递

非均匀应力场中巷道围岩变形控制研究 被引量：7

9

作者 刘海龙 《矿业安全与环保》 北大核心 2017年第6期66-69,共4页

根据岩石的力学特征及峰值应力前后的力学性能,结合岩体损伤特性,得到三维连续损伤演化方程。利用Mohr-Coulomb强度准则和连续损伤力学方法,考虑巷道开挖过程中的空间效应,分析并推导出巷道围岩处于非均匀应力场中损伤应力场的分布,以... 根据岩石的力学特征及峰值应力前后的力学性能,结合岩体损伤特性,得到三维连续损伤演化方程。利用Mohr-Coulomb强度准则和连续损伤力学方法,考虑巷道开挖过程中的空间效应,分析并推导出巷道围岩处于非均匀应力场中损伤应力场的分布,以及围岩—支护达到平衡时的相互作用力解析解。通过现场支护设计和监测,验证了计算分析的有效性,在实际工程计算中有一定的应用前景。 展开更多

关键词 巷道围岩 损伤理论 非均匀应力场 开挖面空间效应 变形控制

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气液两相喷雾雾化参数对综掘工作面降尘效果的影响

10

作者 王建国 金小菊 韩敏 《矿业研究与开发》 CAS 北大核心 2024年第9期151-157,共7页

为系统研究气液两相喷雾雾化参数对综掘工作面呼吸性粉尘降尘效果的影响,以陕北某煤矿42207辅运巷道掘进工作面为原型,建立了单一压入式通风条件下掘进工作面喷雾降尘几何模型,采用数值模拟方法系统分析了雾滴喷射速度、雾滴粒径、雾滴... 为系统研究气液两相喷雾雾化参数对综掘工作面呼吸性粉尘降尘效果的影响,以陕北某煤矿42207辅运巷道掘进工作面为原型,建立了单一压入式通风条件下掘进工作面喷雾降尘几何模型,采用数值模拟方法系统分析了雾滴喷射速度、雾滴粒径、雾滴密度对司机呼吸带高度处呼吸性粉尘降尘效果的影响。研究结果表明:在雾滴粒径为5×10^(-6)m、喷嘴质量流率为0.005 kg/s的条件下,随着雾滴喷射速度的增大,粉尘质量浓度呈现先增加后减小的趋势,当雾滴喷射速度为30 m/s时,司机呼吸带高度处粉尘质量浓度由无喷雾状态下的1000 mg/m^(3)降至168 mg/m^(3),降尘效率为83.2%,降尘效果较好;在喷嘴质量流率为0.005 kg/s、雾滴喷射速度为30 m/s的条件下,当雾滴粒径为9×10^(-7)m时,降尘效果较好,粉尘质量浓度降至148 mg/m^(3),降尘效率达到85.1%;在雾滴喷射速度为30 m/s、粒径为9×10^(-7)m、喷嘴质量流率为0.02 kg/s的条件下,粉尘质量浓度降至102 mg/m^(3),降尘效率达到89.8%。研究成果可为井下掘进工作面气液两相喷雾降尘系统优化提供参考。 展开更多

关键词 综掘工作面 气液两相喷雾 雾化参数 呼吸性粉尘 降尘效果 工作面降尘

原文传递

考虑开挖面空间效应的隧道支护设计新方法 被引量：5

11

作者 曾开华 韩小川 张常光 《铁道建筑》 北大核心 2015年第5期62-64,82,共4页

隧道开挖面的空间效应对选择合理的支护时机十分重要。本文利用位移释放系数来确定隧道前期变形,提出了考虑开挖面空间效应的隧道支护设计新方法,给出了其具体应用步骤,并得出因素影响特性。研究结果表明:中间主应力、围岩剪胀特性及不... 隧道开挖面的空间效应对选择合理的支护时机十分重要。本文利用位移释放系数来确定隧道前期变形,提出了考虑开挖面空间效应的隧道支护设计新方法,给出了其具体应用步骤,并得出因素影响特性。研究结果表明:中间主应力、围岩剪胀特性及不同施作距离对支护的起始作用位置及围岩稳定变形均有显著影响,但支护压力间的差异却相对较小,因而隧道支护设计既要依据支护压力,还要保证对围岩变形的有效限制作用。 展开更多

关键词 开挖面空间效应 支护设计 位移释放系数 支护压力 围岩稳定变形

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矩形巷道冲击地压影响因素研究 被引量：3

12

作者 李忠华 包思远 +1 位作者 梁影 尹万蕾 《煤炭科学技术》 CAS 北大核心 2018年第10期51-57,共7页

为研究矩形断面巷道冲击地压问题,采用顶板剪切梁模型,考虑煤层损伤软化特性,根据冲击地压响应失稳理论,对矩形断面巷道发生冲击地压的临界载荷和影响因素进行了研究。结果表明:通过分析巷道两帮煤层塑性区宽度和上覆岩层载荷之间关系,... 为研究矩形断面巷道冲击地压问题,采用顶板剪切梁模型,考虑煤层损伤软化特性,根据冲击地压响应失稳理论,对矩形断面巷道发生冲击地压的临界载荷和影响因素进行了研究。结果表明:通过分析巷道两帮煤层塑性区宽度和上覆岩层载荷之间关系,得到巷道发生冲击地压的临界载荷;临界载荷与矩形断面巷道宽高比呈良好负相关关系,但随顶板厚度增大而增大,表明在一定范围内,矩形断面巷道宽高比越小,顶板越厚,越不易发生冲击地压;临界载荷随煤层与顶板的刚度比增大而减小,随煤模量比增大而增大;考虑开挖空间效应影响,提出了适用于矩形断面巷道的位移释放系数数学模型,解释了在煤矿现场,巷道冲击地压不是发生在掘进面附近,而是滞后一定距离的现象。 展开更多

关键词 矩形巷道 临界载荷 顶板剪切梁模型 开挖面空间效应

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斜井圆巷围岩开挖面空间效应分析

13

作者 李晶晶 王东升 《河南工程学院学报（自然科学版）》 2018年第4期44-47,共4页

在斜井圆巷工程的力学模型中,斜井倾角的存在对开挖卸荷过程中围岩的受扰动情况有一定的影响.基于工程现场勘探资料,采用FLAC 3D有限差分法进行数值模拟,考虑不同的岩性条件,分析静水压力下斜井开挖过程中围岩的力学效应,获取开挖过程... 在斜井圆巷工程的力学模型中,斜井倾角的存在对开挖卸荷过程中围岩的受扰动情况有一定的影响.基于工程现场勘探资料,采用FLAC 3D有限差分法进行数值模拟,考虑不同的岩性条件,分析静水压力下斜井开挖过程中围岩的力学效应,获取开挖过程中围岩径向位移沿井轴方向的变化规律.结果表明,斜井开挖面空间效应范围与围岩的位置有关,围岩顶板受开挖面影响最大,监测断面距开挖面6倍巷道半径的距离时围岩顶板已经开始受到扰动,开挖面远离监测断面8倍巷道半径的距离时开挖面空间效应的影响方可忽略,对围岩底板的影响最小.对斜井围岩开挖卸荷过程中围岩受扰动的特征及其理论的研究,具有重要的理论意义和工程实践价值. 展开更多

关键词 斜井 开挖面空间效应 变形 FALC 3D

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洋碰隧道开挖面空间效应的数值模拟研究

14

作者 徐林生 孙钧 蒋树屏 《矿产勘查》 2001年第6期42-44,共3页

本文采用洞周围岩位移释放系数的概念，对京珠高速公路粤境北段洋碰隧道Ⅳ类围岩在 全断面和上下台阶开挖方式下的开挖面空间效应问题进行了三维有限元仿真数值模拟研究，所得结果 对类似公路隧道的施工和监控量测等工作均有借鉴和指导... 本文采用洞周围岩位移释放系数的概念，对京珠高速公路粤境北段洋碰隧道Ⅳ类围岩在 全断面和上下台阶开挖方式下的开挖面空间效应问题进行了三维有限元仿真数值模拟研究，所得结果 对类似公路隧道的施工和监控量测等工作均有借鉴和指导作用。 展开更多

关键词 洋碰隧道 位移释放系数 开挖面空间效应 数值模拟

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