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题名动静组合荷载下隧道锚固围岩累积损伤效应与支护优化
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作者
于远祥
沈鹏
张永亮
王有发
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机构
西安科技大学建筑与土木工程学院
中铁北京工程局集团第一工程有限公司
国家管网集团建设项目管理分公司
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出处
《西安科技大学学报》
北大核心
2024年第6期1095-1106,共12页
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基金
国家自然科学基金项目(41702346)。
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文摘
周期性掘进爆破致使隧道锚固围岩损伤程度逐步累积,其塑性区扩展甚至失稳,严重威胁隧道后续安全施工与运营。通过建立动静载作用下锚固围岩单元体受力模型,基于杆岩协调变形原理及爆破主频率衰减规律,研究锚固围岩在地应力、孔隙水压力、锚杆支护力等静荷载及掘进爆破动荷载作用下的损伤变形机理,推导了动静载作用下锚固围岩累积损伤后的塑性区及破碎区半径计算式,分析了不同因素作用下锚固围岩变形范围的演化规律。结果表明:动静载作用下隧道锚固围岩变形范围随着孔隙水压力、爆破冲击力、周边炮孔数量、损伤变量的增大而逐步增加,随地质强度指标的增大而减小;西气东输商南4^(#)隧道K85.0~K195.7段锚固围岩扰动损伤区范围为8 m,塑性区及破碎区半径分别为5.08,3.74 m;支护优化方案实施后,隧道拱顶下沉量减少了58%,侧墙相对移近量减少了60%,围岩变形控制效果良好。该研究为隧道安全高效施工提供了可靠保障。
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关键词
隧道开挖
锚固围岩
动静组合荷载
累积损伤
支护优化
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Keywords
tunnel excavation
anchored surrounding rock
coupled dynamic-static loads
cumulative damage
support optimization
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分类号
TU322
[建筑科学—结构工程]
U451
[建筑科学—桥梁与隧道工程]
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题名动静组合作用下刀具破岩机制数值分析
被引量：5
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作者
廖志毅
梁正召
唐春安
杨岳峰
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机构
大连理工大学土木工程学院
大连理工大学海岸和近海工程国家重点实验室
福建省建筑科学研究院岩土与地下工程研究所
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出处
《岩土力学》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2013年第9期2682-2689,2698,共9页
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基金
国家自然科学基金委创新研究群体基金(No.51121005)
国家自然科学基金(No.51079017
+2 种基金
No.51274053)
岩土与结构工程安全湖北省重点实验室开放基金(No.HBKLCIV201202)
中央高校基本科研业务费专项资金(No.DUT12ZD102)
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文摘
基于细观损伤有限元方法,模拟分析了刀具在单一动载、动静联合荷载、静态围压条件下动静联合荷载3种情况下岩体破碎的全过程。模型采用黏弹性人工边界剔除了边界应力波反射对模拟结果准确性的影响。数值模拟结果表明:在弹性情况下,静压的存在对岩体内部最小主应力值影响不大,却显著提高了材料内部最大主应力水平,增大了剪应力的大小,导致剪切破坏可能性增加;当有围压存在时,岩体内部受拉区域减少,岩体强度有所提高。单一动载和动静联合荷载破岩时,岩体内部除刀头附近呈现少量压破坏外,破坏均以拉破坏为主;而围压条件下,岩体破碎面积相对减小,裂纹在围压的作用下向两侧自由面延伸,岩体内部破坏形式则趋于多样化,压破坏比重明显增大,整体表现为拉压复合作用。模拟结果还表明,刀头侵入量主要受动载力大小影响,在相同幅值增量下,动载力增加导致的刀头侵入量远大于静压增加所导致的侵入量。相对单一动载和静压作用下的岩石破碎机制来说,动静组合加载破岩的研究还需更为深入的探讨。研究结果可望对岩体破坏机制以及地下工程作业等实际应用提供一定的参考。
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关键词
岩石力学
破岩
动静组合荷载
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Keywords
rock mechanics
rock fragmentation
combined dynamic and static loading
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分类号
TU452
[建筑科学—岩土工程]
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题名扰动作用下矿柱滑移失稳的理论分析
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作者
熊自明
李志浩
李杰
王明洋
陈昊祥
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机构
陆军工程大学国防工程学院
南京理工大学机械工程学院
北京建筑大学土木与交通工程学院
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出处
《陆军工程大学学报》
2023年第3期15-23,共9页
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基金
国家自然科学基金(52278419)。
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文摘
动力扰动作用下,处于高静载状态的岩石极易沿已有裂缝产生滑移,造成滑移型岩爆等动力灾害。通过能量分析和变分原理对动力扰动诱发高应力矿柱断裂滑移失稳(滑移型岩爆)的力学机理进行分析,得出了动力扰动条件下矿柱失稳的充要条件。通过开展动静组合荷载作用下的矿柱滑移失稳试验,验证了理论分析的正确性。研究表明:矿柱的动力滑移失稳只会发生在峰后阶段,对于处在峰前稳定平衡状态的矿柱,若要发生动力滑移失稳,需要爆破振动、巷道断裂等人工或者自然活动所产生的动力扰动达到一定量值,同时还需满足加载刚度k1小于峰后的滑移刚度k2。因此,对矿柱断裂滑移型岩爆量级的预测则须准确地确定过剪应力的量值。
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关键词
矿柱
剪切滑移型岩爆
微扰动
动静组合荷载
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Keywords
ore pillar
slip rock burst
perturbation
combined dynamic and static loading
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分类号
TU928
[建筑科学—建筑设计及理论]
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