地质强度指标对白鹤滩水电站地下厂房围岩稳定性的影响研究 被引量：5

1

作者 汤艳春 商妤凡 +3 位作者 陈建林 张传庆 朱泽民 郑玉照 《水电能源科学》 北大核心 2022年第10期140-143,共4页

在工程实践中,由于地质强度指标的取值主观性较强,难以细化地质强度指标对大型地下洞室围岩稳定性的影响。为此,基于白鹤滩水电站地下厂房洞室群,在验证已有Hoek-Brown本构参数合理性的基础上,讨论不同地质强度指标取值对围岩稳定性的... 在工程实践中,由于地质强度指标的取值主观性较强,难以细化地质强度指标对大型地下洞室围岩稳定性的影响。为此,基于白鹤滩水电站地下厂房洞室群,在验证已有Hoek-Brown本构参数合理性的基础上,讨论不同地质强度指标取值对围岩稳定性的影响。结果表明,厂房与主变洞围岩的变形量和塑性区深度随着峰值地质强度指标的增大而减小,且各部位变化规律基本一致;地下厂房与主变洞围岩变形、塑性区深度的变化规律及趋势可分为基本不变(地质强度指标为90~80)、缓变(地质强度指标为80~50)、陡变(地质强度指标为50~40)3个阶段;厂房上游岩锚梁处的变形量始终大于其他部位,厂房下游岩锚梁附近与主变洞上游边墙中部围岩的塑性区变化较其他部位幅度大,围岩塑性区深度增加比较明显。该研究为类似其他大型地下洞室开挖提供了理论参考。 展开更多

关键词 地质强度指标(gsi) Hoek-Brown模型 地下洞室 围岩稳定性 白鹤滩水电站

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一种基于GSI弱化的应变软化模型 被引量：8

2

作者 彭俊 荣冠 +2 位作者 周创兵 蔡明 彭坤 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第3期499-507,共9页

Mohr-Coulomb和Hoek-Brown破坏模型是目前运用最广泛的两种岩体破坏模型。为了能够直观地描述围岩高应力条件下的脆性破坏,众多学者提出基于这两种破坏模型的岩体参数取值方法,主要包括基于Mohr-Coulomb模型的CWFS模型以及基于Hoek-Brow... Mohr-Coulomb和Hoek-Brown破坏模型是目前运用最广泛的两种岩体破坏模型。为了能够直观地描述围岩高应力条件下的脆性破坏,众多学者提出基于这两种破坏模型的岩体参数取值方法,主要包括基于Mohr-Coulomb模型的CWFS模型以及基于Hoek-Brown模型的DISL模型和BDP模型。上述模型在表征岩石的脆性破坏方面均有一定的适应性,但是由于存在高围压条件下的硬化现象以及参数取值物理意义不明确等问题,其在实际工程中的应用受到一定限制。在上述模型的基础之上进一步研究Hoek-Brown破坏模型的参数取值规律,在分析地质强度指标GSI值在岩石压缩变形过程中的变化规律的基础上,通过构建地质强度指标GSI值与围压以及塑性应变的函数关系式,建立一种新的基于GSI弱化的应变软化模型——GSI弱化应变软化模型;然后通过锦屏二级水电站白山组大理岩以及Tennessee大理岩三轴压缩试验数值模拟对该模型进行验证。分析表明:该应变软化模型能够较好地模拟大理岩的三轴力学特性。最后运用该模型评价锦屏二级水电站引水隧洞开挖松弛范围,可为岩体开挖支护提供一定参考。 展开更多

关键词 Hoek—Brown破坏模型 地质强度指标gsi 岩体参数取值方法 锦屏二级水电站

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考虑地质强度指标的悬臂式掘进机自适应截割控制方法研究

3

作者 董征 张旭辉 +3 位作者 杨文娟 雷孟宇 张超 万继成 《煤炭学报》 2025年第S1期685-696,共12页

煤矿巷道掘进智能化发展缓慢,“采掘失衡”严重制约了煤矿高效生产,如何提高掘进效率是现阶段煤矿生产面临的重要问题。悬臂式掘进机作为巷道掘进作业的重要设备之一,在截割硬岩或复杂地质煤层时具有优势。面对复杂地质变化条件下的巷... 煤矿巷道掘进智能化发展缓慢,“采掘失衡”严重制约了煤矿高效生产,如何提高掘进效率是现阶段煤矿生产面临的重要问题。悬臂式掘进机作为巷道掘进作业的重要设备之一,在截割硬岩或复杂地质煤层时具有优势。面对复杂地质变化条件下的巷道断面时,传统悬臂式掘进机的记忆截割方法具有不足之处,无法满足自适应截割的要求。为此,提出了一种考虑地质强度指标(GSI,Geological Strength Index)的悬臂式掘进机自适应截割控制方法,通过结合地质特征指导悬臂式掘进机的截割作业,从而提高掘进效率和智能化水平。首先,通过机器视觉对掘进巷道断面进行拍照,使用连通域提取、骨架链接等方法对裂隙进行检测,识别裂隙的几何参数,包括数量、长度、宽度和密度,以裂隙的几何参数作为输入,以地质强度指标作为输出,建立神经网络模型,预测掘进巷道断面的地质特征。其次,建立地质强度指标栅格地图,使用改进蚁群优化算法在栅格地图上进行截割轨迹规划,通过改进信息素初始浓度和信息素挥发策略来对目标函数进行优化,以时间最优、能耗最优、地质匹配最优为目标,得到最优截割轨迹。建立截割头转动速度和截割臂摆动速度档位控制模型,对经过当前栅格的截割速度进行控制,使其匹配当前栅格的地质强度指标,提高掘进效率。最后,在有限元软件中对截割模型在不同地质强度指标下的作业进行了受力分析,并在实验室搭建了悬臂式掘进机控制平台,在截割轨迹规划和截割速度控制方法上与其他优化算法进行了性能对比。实验结果表明:所预测的地质强度指标准确率为95.5%,截割完整巷道断面所消耗时间降低6%,能耗降低19%。相比于其他方法,本方法能够减少截割能耗、提高截割效率,为智能掘进与悬臂式掘进机的自适应截割提供了新思路。 展开更多

关键词 智能掘进 悬臂式掘进机 巷道断面裂隙 截割轨迹 地质强度指标(gsi)

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基于Hoek-Brown准则的位移反演分析GSI与岩体波速关系 被引量：4

4

作者 田茂霖 肖洪天 闫强刚 《长江科学院院报》 CSCD 北大核心 2017年第10期118-123,共6页

地质强度指标GSI的选取有地域性,GSI的准确性会直接影响Hoek-Brown强度准则的应用效果。基于Hoek-Brown准则对青岛地铁3号线永平路站—青岛火车北站区间内的地质强度指标GSI、扰动系数D和泊松比进行反演研究,并利用均匀设计表对反演参... 地质强度指标GSI的选取有地域性,GSI的准确性会直接影响Hoek-Brown强度准则的应用效果。基于Hoek-Brown准则对青岛地铁3号线永平路站—青岛火车北站区间内的地质强度指标GSI、扰动系数D和泊松比进行反演研究,并利用均匀设计表对反演参数进行范围划分和试验点选取,有效降低了试验次数,同时保证了较好的试验效果。借助FLAC3D软件计算出10个断面的GSI值,并研究了GSI与岩体波速Vp的关系,通过线性拟合得到GSI-Vp关系式,并用于预测青岛地铁3号线重永区间的GSI值。结果表明:GSI-Vp关系式所预测的GSI值用于重永区间数值模拟计算,所得位移值与该区间监测值的相对误差较小,具有较好的一致性,进而验证了关系式的合理性。研究成果为工程上准确获得GSI提供了新方法。 展开更多

关键词 HOEK-BROWN准则 位移反演分析 均匀设计 地质强度指标gsi 岩体波速Vp

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定量化GSI在估计岩体力学参数中的应用研究 被引量：14

5

作者 王可意 徐东强 《铁道科学与工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2016年第11期2168-2173,共6页

Hoek-Brown强度准则在裂隙化岩体中得到了广泛应用。然而,Hoek给出的岩体结构特征和岩体表面状况与地质强度指标(GSI)的概化关系,公路隧道工程中无法根据勘察报告给出围岩指标,建立与GSI的对应关系。鉴于此,必须建立岩体完整系数(K_v)... Hoek-Brown强度准则在裂隙化岩体中得到了广泛应用。然而,Hoek给出的岩体结构特征和岩体表面状况与地质强度指标(GSI)的概化关系,公路隧道工程中无法根据勘察报告给出围岩指标,建立与GSI的对应关系。鉴于此,必须建立岩体完整系数(K_v)和岩体风化程度系数(K_f)与GSI的定量关系,从而确定Hoek-Brown强度准则中所需要的岩体参数值。利用该方法估计公路隧道围岩的力学参数,将该估算值用于模拟隧道拱顶沉降,得到的模拟值与实际监测结果对比,误差在允许范围之内。通过算例验证该方法确定H-B强度准则中岩体参数的可行性,为公路隧道不同围岩的H-B强度准则岩体参数值的确定提供了新的快速、实用的方法。 展开更多

关键词 岩石力学 地质强度指标(gsi) 完整性系数(Kv) 风化系数(Kf) 围岩分级

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基于量化GSI系统的破碎岩体应变软化行为研究 被引量：4

6

作者 张向东 张哲诚 +2 位作者 杨博维 郝矛矛 杨夫泽 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第2期517-523,共7页

松软破碎岩体的复杂力学特性给深部开采工程带来一系列棘手的问题,深入研究破碎岩体峰后力学行为,对于深部巷道围岩稳定性分析及支护结构设计具有重要意义。基于量化GSI围岩评级系统及连续介质理论,建立了考虑围压影响的破碎岩体峰后应... 松软破碎岩体的复杂力学特性给深部开采工程带来一系列棘手的问题,深入研究破碎岩体峰后力学行为,对于深部巷道围岩稳定性分析及支护结构设计具有重要意义。基于量化GSI围岩评级系统及连续介质理论,建立了考虑围压影响的破碎岩体峰后应变软化力学模型。通过工程应用实例验证了数值模型的可靠性。研究结果表明:通过计算围岩与支护结构相互作用关系可知,理想弹塑性模型和应变软化模型所得计算结果差异较大,采用理想弹塑性模型进行支护设计,可能导致支护结构的安全性偏低,甚至失稳。现场应用结果表明:数值计算结果与现场实际情况吻合;提出的深部破碎岩体应变软化模型能够较为真实地反映破碎岩体的非线性破坏行为,可为硐室围岩稳定性分析及支护结构设计等提供新的思路。 展开更多

关键词 破碎岩体 应变软化 地质强度指标(gsi) 围岩-支护相互作用

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钻孔成像在GSI系统估算深部岩体力学参数中的应用 被引量：3

7

作者 齐消寒 张东明 《中国安全科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2016年第4期131-136,共6页

为提高深部岩体力学参数估算的准确性。对从某矿现场取得的岩样进行岩石力学性质试验,获得包括岩石的抗压强度、弹性模量、黏聚力和内摩擦角等岩石力学参数。然后,对同一位置、不同方向的多个钻孔进行钻孔成像勘探,延伸其中的结构面,联... 为提高深部岩体力学参数估算的准确性。对从某矿现场取得的岩样进行岩石力学性质试验,获得包括岩石的抗压强度、弹性模量、黏聚力和内摩擦角等岩石力学参数。然后,对同一位置、不同方向的多个钻孔进行钻孔成像勘探,延伸其中的结构面,联通获得其三维空间分布特征,确定岩体结构等级和结构面表面特征等级。进而,基于地质强度指标(GSI)系统和Hoek-Brown准则,建立深部岩体力学参数量化取值的新方法。研究表明,用量化GSI方法估算得出的岩体力学参数小于室内岩石力学性质试验得出的结果。 展开更多

关键词 钻孔成像技术 量化地质强度指标(gsi)系统 HOEK-BROWN准则 体积节理数 结构面表面等级

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煤层钻孔孔壁稳定性分析 被引量：22

8

作者 韩颖 张飞燕 杨志龙 《中国安全科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2014年第6期80-85,共6页

为深入探讨高瓦斯松软煤层、软硬复合煤层和突出煤层钻孔孔壁失稳问题,从而为钻孔成孔工艺提供参考与借鉴、提高部分高瓦斯和突出矿井的瓦斯治理效果,分析钻孔所处应力环境、煤体结构、孔隙压力、钻进速度等因素对孔壁稳定性影响。基于... 为深入探讨高瓦斯松软煤层、软硬复合煤层和突出煤层钻孔孔壁失稳问题,从而为钻孔成孔工艺提供参考与借鉴、提高部分高瓦斯和突出矿井的瓦斯治理效果,分析钻孔所处应力环境、煤体结构、孔隙压力、钻进速度等因素对孔壁稳定性影响。基于H-B准则、地质强度指标(GSI)与岩石断裂力学理论,建立Ⅰ类煤层钻孔孔壁失稳的力学判据,探讨Ⅱ-Ⅳ类煤层钻孔孔壁失稳的力学条件,并分析钻孔周围"三带(区)"内孔壁稳定性。研究表明:H-B准则可作为破坏准则来判定Ⅰ类煤层钻孔孔壁是否发生失稳破坏;而Ⅱ-Ⅳ类煤层钻孔孔壁需同时满足3个条件,即煤体发生强度破坏、裂纹在应力作用下逐步扩展和裂纹在瓦斯压力作用下继续扩展直至相互贯通,才会发生失稳破坏;此外,卸压带易垮孔,峰后应力集中带易喷孔、顶钻,峰前应力集中带的孔壁失稳破坏的概率较低。 展开更多

关键词 煤层钻孔 孔壁稳定性 H—B准则 地质强度指标(gsi) 裂纹扩展

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煤体结构全程演变过程中渗透特性试验研究及意义 被引量：3

9

作者 郭红玉 拜阳 +2 位作者 蔺海晓 李广生 苏现波 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第11期2263-2268,共6页

在引入地质强度指标(GSI)实现煤体结构定量表征的基础上,通过平行煤样在应力应变不同阶段的结构特征、声发射和渗透率等参数的观测和拼接,得到煤体结构全程演变过程中渗透特性变化趋势。结果表明:煤体结构(GSI)改善阶段,煤样由压密向弹... 在引入地质强度指标(GSI)实现煤体结构定量表征的基础上,通过平行煤样在应力应变不同阶段的结构特征、声发射和渗透率等参数的观测和拼接,得到煤体结构全程演变过程中渗透特性变化趋势。结果表明:煤体结构(GSI)改善阶段,煤样由压密向弹性变形过渡,声发射强度由弱变强,孔裂隙逐渐闭合导致渗透率降低;煤体结构(GSI)脆性破坏阶段,煤样发生屈服和破裂,声发射强度逐渐增强,随着裂缝充分扩展,渗透率增加滞后并达到最大值;煤体结构(GSI)塑性降低阶段,先期形成裂隙的凹凸部分被剪切和磨蚀,连通性变差,煤样逐渐粉末化,声发射计数明显增加但强度较小,随着应变增加,应力曲线缓慢上翘,达到重新压实效果,渗透率急剧下降。 展开更多

关键词 煤体结构 渗透率 地质强度指标(gsi) 声发射 煤层气

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基于Hoek-Brown准则确定核电工程场地岩体力学参数 被引量：14

10

作者 周念清 杨楠 +1 位作者 汤亚琦 秦敏 《吉林大学学报（地球科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第5期1517-1522,1532,共7页

岩体与岩石的力学强度之间既有内在联系又存在明显的差异,场地岩石力学指标对于评价场地岩体的力学特性至关重要。以三门核电场地为研究对象,在室内岩石力学试验的基础上,结合野外地质调查,综合考虑岩体结构特征和应力分布状态等因素的... 岩体与岩石的力学强度之间既有内在联系又存在明显的差异,场地岩石力学指标对于评价场地岩体的力学特性至关重要。以三门核电场地为研究对象,在室内岩石力学试验的基础上,结合野外地质调查,综合考虑岩体结构特征和应力分布状态等因素的影响,引入定量描述岩体结构特征和风化程度的地质强度指标(GSI),采用Hoek-Brown强度准则估计岩体力学参数,同时与岩体地质力学分类法(RMR)计算得到的岩体力学参数进行对比分析。基于GSI的Hoek-Brown法得到的中等风化凝灰质砂岩、微风化凝灰质砂岩和微风化安山玄武岩岩体的c值分别为4.03、6.20、6.10 MPa,φ值分别为31.96°、34.37°和33.87°。基于RMR评分的Hoek-Brown法得到的c值分别为4.42、6.44、7.24 MPa,φ值分别为28.92°、32.43°和34.51°。研究结果表明,采用Hoek-Brown准则确定的核电场地岩体力学强度指标比较合理,得到的岩体力学指标可以作为核电站基础设计的重要依据。 展开更多

关键词 岩体力学参数 HOEK-BROWN准则 地质强度指标(gsi) 岩体块度指数(RBI) 绝对风化指数(AWI) 岩体质量指标(RQD) 岩体地质力学分类 核电场地

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超小净距近接交叉隧道施工安全性研究 被引量：4

11

作者 孙闯 贾宝新 《中国安全科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2016年第6期141-145,共5页

为保证超小净距近接交叉隧道施工安全,以盘道岭隧道交叉施工段为研究对象,提出交叉隧道施工优化支护方案。基于超前地质预报方法和围岩地质评级系统,提出交叉隧道节理岩体的地质强度指标(GSI)。采用Hoek-Brown强度准则峰后应变软化模型... 为保证超小净距近接交叉隧道施工安全,以盘道岭隧道交叉施工段为研究对象,提出交叉隧道施工优化支护方案。基于超前地质预报方法和围岩地质评级系统,提出交叉隧道节理岩体的地质强度指标(GSI)。采用Hoek-Brown强度准则峰后应变软化模型及数值计算方法,研究下行隧道施工过程中围岩位移场的变化特性。结果表明:数值计算得到的下行隧道拱顶变形量与现场实测结果相吻合;根据现场实测数据分析下行隧道拱顶下沉量和支护压力的相互作用关系可知,用优化支护方案能够保证交叉隧道施工的安全稳定性,数值计算能反映现场的实际情况。 展开更多

关键词 交叉隧道 地质强度指标(gsi) 应变软化 围岩评级系统 支护系统

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煤矿岩层移动建模方法及验证 被引量：5

12

作者 许国胜 关金锋 +1 位作者 李回贵 王洪波 《煤炭科学技术》 CAS 北大核心 2018年第5期8-13,共6页

为了准确确定煤矿岩层移动数值模型的煤岩体力学参数,实现煤岩样力学参数与煤岩体输入参数之间的良好匹配,在分析Hoek-Brown强度准则及量化地质强度指标GSI围岩评价指标的基础上,利用Hoek-Brown强度准则与其等效Mohr-Coulomb强度参数的... 为了准确确定煤矿岩层移动数值模型的煤岩体力学参数,实现煤岩样力学参数与煤岩体输入参数之间的良好匹配,在分析Hoek-Brown强度准则及量化地质强度指标GSI围岩评价指标的基础上,利用Hoek-Brown强度准则与其等效Mohr-Coulomb强度参数的关系,建立一种基于Hoek-Brown强度准则的煤矿岩层移动建模方法,确定煤矿岩层移动数值模型的岩体力学参数。以某矿井为例,通过地表移动观测站观测数据和工作面矿山压力计算数据进行对比分析,结果表明:煤层支承压力峰值的计算值与模拟结果分别为17.50、18.52 MPa,峰值与煤壁的距离分别为16.21 m和15.00 m,两者的误差分别为5.51%和8.06%;模型的采空区应力恢复距为101.5 m(即0.36倍的采深),符合国内外现场经验认为的一般规律;在充分采动的情况下,数值模型与实测的下沉系数误差率为3.66%,移动盆地主断面下沉曲线的分布规律也相似,证明提出的建模方法具有可行性和实用性。 展开更多

关键词 岩层移动 地表沉陷 岩层控制 地质强度指标gsi

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基于弹塑性理论的软岩隧道最大变形量预测方法研究 被引量：6

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作者 赵昀 马秋峰 《科学技术与工程》 北大核心 2023年第4期1719-1725,共7页

软岩隧道支护时机选择和安全评价过程中,隧道边缘最大变形量是一个重要的参数。为了准确预测隧道边缘最大变形量,基于松动圈剪切滑移理论,利用Hoek-Brown准则推导得到最小支护应力,将其带入到隧道边缘位移公式中,得到圆形隧道边缘最大... 软岩隧道支护时机选择和安全评价过程中,隧道边缘最大变形量是一个重要的参数。为了准确预测隧道边缘最大变形量,基于松动圈剪切滑移理论,利用Hoek-Brown准则推导得到最小支护应力,将其带入到隧道边缘位移公式中,得到圆形隧道边缘最大变形量的理论解。利用现有研究成果对所提出的计算方法进行验证,并探究远场应力、岩体力学参数对最大变形量的影响规律,分别利用现有数值模拟方法和所提算法对2条隧道最大变形量进行计算。结果表明:所提算法的误差均小于5%,证明了所提估算方法的合理性与准确性。最大变形量与远场应力呈现正相关,与单轴抗压强度、参数mi呈现负相关。随着地质强度指标(GSI)的增加,敏感性均呈现减弱的趋势,当GSI较大时(超过40时),敏感性可近似忽略。最大变形量与弹性模量、泊松比呈负相关,随着地质强度指标GSI的增大,敏感性并未产生显著的改变。 展开更多

关键词 隧道 变形 HOEK-BROWN准则 地质强度指标(gsi) 敏感性分析

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