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深部破裂围岩-锚杆支护时效特性及巷道长时稳定性分析
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作者 李娟娟 孟庆彬 +2 位作者 安刚健 戚振豪 宋子鸣 《中国矿业》 北大核心 2025年第9期244-256,共13页
深部巷道围岩在破裂时往往表现出明显的碎胀蠕变特征,锚网喷支护难以有效控制,导致围岩持续大变形或巷道大面积破坏,严重影响矿井的安全高效生产。深部巷道破裂围岩碎胀蠕变控制已是制约深地矿产资源安全开发的突出技术难题,为探究深部... 深部巷道围岩在破裂时往往表现出明显的碎胀蠕变特征,锚网喷支护难以有效控制,导致围岩持续大变形或巷道大面积破坏,严重影响矿井的安全高效生产。深部巷道破裂围岩碎胀蠕变控制已是制约深地矿产资源安全开发的突出技术难题,为探究深部破裂围岩锚固体的蠕变机理与锚杆的长效作用机制,基于经典的Burgers蠕变模型,通过破裂度变量引入非线性黏壶元件,表征深部破裂围岩的非线性蠕变阶段,将弹性元件表征的锚杆与其并联,构建了深部破裂围岩锚固体的非线性蠕变本构模型,选取立方体试样在最后一级应力作用下的应变-时间曲线对深部破裂围岩立方体试样蠕变本构模型进行参数辨识;采用FLAC3D开展了深部破裂围岩巷道长时稳定性模拟分析,得到了深部破裂围岩变形-支护时效特性曲线,分析了不同锚杆长度和锚杆排距情况下巷道围岩与锚杆的时效相互作用,有效证明了深部巷道围岩变形具有明显的时效性,且锚杆、锚索等支护手段可以有效限制围岩的蠕变变形,同时揭示了埋深(应力水平)和侧压力系数(应力状态)对深部破裂围岩巷道变形和锚杆长时受力的影响规律,确定了锚杆在深部巷道的适用工况,表明锚杆支护具有自身的适应性。研究成果可为解决深部破裂围岩巷道长期稳控难题提供理论依据,对深地资源安全开发具有重要的理论指导与工程应用价值。 展开更多
关键词 深部破裂 蠕变本构模型 锚杆支护特征 长时稳定性 数值模拟分析
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隧道围岩松动破坏机制模型实验及稳定性系数分析 被引量:1
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作者 刘阳阳 苏永华 +4 位作者 方砚兵 杨忠武 罗彪 崔鹏陆 彭搏程 《铁道科学与工程学报》 北大核心 2025年第7期3134-3147,共14页
软岩破坏严重威胁隧道施工和运营安全,极易引发隧道大变形及失稳现象。为揭示隧道软弱围岩松动破坏机制,实现地下结构体系定量化分析与优化设计,以典型的深部静水压力隧道为工程依托开展室内模型试验,并基于围岩稳定性系数指标对地下结... 软岩破坏严重威胁隧道施工和运营安全,极易引发隧道大变形及失稳现象。为揭示隧道软弱围岩松动破坏机制,实现地下结构体系定量化分析与优化设计,以典型的深部静水压力隧道为工程依托开展室内模型试验,并基于围岩稳定性系数指标对地下结构体系稳定性能进行量化评估。首先,利用自主设计的可视化物理模型试验装置,完成深部马蹄形隧道开挖物理模型试验。通过引入粒子图像测速技术(particle image velocimetry,PIV)、红外热成像温度采集系统以及全场动静态应变采集系统,对物理模型进行全场实时监测,观察并分析洞室开挖过程中物理模型的位移场、温度场和应变场演化特征,探究洞周围岩渐进式破坏模式;然后基于围岩稳定性系数指标,揭示地下结构体系失稳的深层原因;在此基础上,结合软岩复合型变形力学机制,给出相应的围岩稳定性控制优化策略。结果表明,左拱肩处围岩由于受到挠曲变形而出现轻微撕裂,并进一步在拱顶区域发生剪切滑移现象,进而开始剥落并伴随块体弹射现象,岩层出现错动变形并逐步形成宏观裂纹,围岩逐渐进入松动破坏状态。支护系统安全储备充足,能够满足工程基本需求,而围岩结构稳定性系数与其下限值不匹配,导致洞周围岩结构首先经历初始失稳破坏,最终引发整个地下结构体系失稳。系统分析了深部隧道软弱围岩松动破坏机制及围岩稳定性系数,为地下结构体系定量化分析及优化设计提供了新视角。 展开更多
关键词 隧道 松动破坏 模型试验 定量分析 收敛约束 稳定性系数
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基于矿坑开发的抽水蓄能电站下水库围岩稳定性分析
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作者 赵倩 孙清钟 +1 位作者 王丽娟 骆祖江 《煤炭学报》 北大核心 2025年第5期2423-2436,共14页
在矿井改建抽水蓄能电站中,下水库开挖后引起地下渗流场改变,将导致应力场重新调整,易引起围岩的失稳和变形,因此围岩稳定性成为石砀山铜矿地下空间改建的关键。基于此建立考虑流-固耦合的地下水渗流和地应力数学模型,利用COMSOL Multip... 在矿井改建抽水蓄能电站中,下水库开挖后引起地下渗流场改变,将导致应力场重新调整,易引起围岩的失稳和变形,因此围岩稳定性成为石砀山铜矿地下空间改建的关键。基于此建立考虑流-固耦合的地下水渗流和地应力数学模型,利用COMSOL Multiphysics软件和有限元方法构建数值模型,采用三维地质模型与二维剖面模型相结合的方式,开展石砀山拟建抽水蓄能电站中下水库围岩稳定性分析。结果表明:在下水库开挖后地下渗流场发生变化,渗流方向改变,水位呈漏斗状;下水库附近及顶部的孔隙水压力减小,高孔隙压力区分布在下水库两侧的模型底部。对比不考虑流-固耦合作用情况下,考虑流-固耦合后围岩应力、位移及塑性区发生变化,最大等效应力减小了0.9 MPa,最小等效应力增加了0.3 MPa,洞室两侧等效应力均呈减小趋势,边界洞室受孔隙水压力影响更大;整体洞室围岩的变形减小,边界洞室变形大于内部洞室;流-固耦合作用一定程度上减小了塑性区的分布。进一步基于流-固耦合数值模型,设计下水库在充/放水条件下围岩应力分布状态和稳定性,结果表明所设计的3种工况对围岩施加的静水压力、水位变化引起的孔隙水压力变化和软化效应引起的稳定性变化较小;软化效应在一定程度上减弱围岩稳定性,在下水库支护时需重视对洞室的衬砌,在设计工况下下水库围岩稳定性仍可以得到保证。综上在矿井改建抽水蓄能电站中运用数值模拟评价下水库的围岩稳定性,以提供数据支撑和保障工程的安全性。 展开更多
关键词 抽水蓄能电站 下水库 流-固耦合作用 稳定性 数值模拟
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露天矿山岩体质量精细化表征及边坡稳定性分析
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作者 孙东东 杨天鸿 +1 位作者 刘飞跃 刘洋 《东北大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第4期97-105,共9页
在进行边坡岩体质量评价和稳定性分析时,通常将岩体简化为均质材料,而天然岩体实际上具有非均质的特征.针对该问题,提出了一种考虑非均质性的岩体质量精细化表征及力学参数建模方法.以乌拉根铅锌矿为例,详细阐述了岩体力学参数精细化建... 在进行边坡岩体质量评价和稳定性分析时,通常将岩体简化为均质材料,而天然岩体实际上具有非均质的特征.针对该问题,提出了一种考虑非均质性的岩体质量精细化表征及力学参数建模方法.以乌拉根铅锌矿为例,详细阐述了岩体力学参数精细化建模的流程.基于所建立的精细化力学参数模型,分别采用均匀和非均匀两种岩体力学参数对南帮进行稳定性分析,结果表明,采用非均匀力学参数进行计算可以更准确地反映露天边坡稳定性的真实情况.本研究所建立的精细化块体模型能够反映露天边坡中的薄弱及不稳定区域,可为边坡岩体质量评价、稳定性分析及支护施工设计等提供科学有效的解决途径. 展开更多
关键词 露天矿 质量 精细化建模 模型 边坡稳定性分析
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基于非均匀岩体质量模型的某铁矿三维边坡稳定性研究
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作者 马吉祥 高振领 +3 位作者 邓文学 刘洪磊 张鹏海 何荣兴 《中国矿业》 北大核心 2025年第8期161-168,共8页
随着我国露天矿山开采逐步进入深凹阶段,边坡高陡结构、岩体风化及结构面发育等因素使滑坡隐患日益显现,对矿山安全生产构成威胁。本文以山西省某铁矿为研究对象,利用64个地质钻孔资料并结合广义Hoek-Brown强度准则构建了露天矿边坡非... 随着我国露天矿山开采逐步进入深凹阶段,边坡高陡结构、岩体风化及结构面发育等因素使滑坡隐患日益显现,对矿山安全生产构成威胁。本文以山西省某铁矿为研究对象,利用64个地质钻孔资料并结合广义Hoek-Brown强度准则构建了露天矿边坡非均匀块体岩体质量模型,基于弹性损伤本构模型和边坡强度折减法开展三维边坡稳定性研究,结合无人机结构面调查和数值模拟分析确定了边坡破坏模式,得到了边坡安全系数空间分布规律,提出了整体边坡角的调整方案和防治措施。研究结果表明:(1)边坡破坏模式以层状结构控制的局部平面型、楔形体型和整体滑移-拉裂型破坏为主;(2)南帮现状边坡稳定性相对最差,亟需按整体边坡角44°削坡,治理后可满足安全储备系数要求;(3)基于非均匀岩体质量模型的三维边坡稳定性分析可为终了边坡风险分区及预治理提供依据。研究结果对于类似高陡深凹露天矿的边坡稳定性分析具有较强借鉴价值。 展开更多
关键词 露天矿 非均匀质量模型 三维边坡 损伤破坏 稳定性分析
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某水电站地下厂房围岩稳定性及加固效果评价
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作者 陈曦 吴英姿 +3 位作者 肖诗荣 柴子晗 姜晓玲 郭飞 《水利水电技术(中英文)》 北大核心 2025年第S1期351-358,共8页
地下洞室围岩稳定性关系到地下工程的施工安全和地下建筑物后期的安全运行。以施工地质工作中的围岩类别校核和块体稳定性分析为基础,对西南某地下厂房围岩稳定性进行评价。并通过施工期围岩位移监测数据与FLAC^(3D)数值模拟成果的对比... 地下洞室围岩稳定性关系到地下工程的施工安全和地下建筑物后期的安全运行。以施工地质工作中的围岩类别校核和块体稳定性分析为基础,对西南某地下厂房围岩稳定性进行评价。并通过施工期围岩位移监测数据与FLAC^(3D)数值模拟成果的对比分析,对厂房围岩加固效果进行评价。评价结果表明,地下厂房围岩以Ⅱ类、Ⅲ类围岩为主,占比96%,Ⅳ类仅占4%,且由于加固及时,施工过程中未发生10 m^(3)以上较大规模块体塌落现象,围岩稳定性总体较好。地下厂房围岩顶拱位移为毫米量级,顶拱围岩加固效果良好。边墙位移为厘米量级,边墙围岩加固效果较好。比较而言,顶拱加固效果比边墙加固效果好。研究成果对同类项目具有参考借鉴意义。 展开更多
关键词 地下厂房 分类 稳定性 加固效果
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抽水蓄能电站地下厂房围岩稳定性监测与分析 被引量:1
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作者 王彦兵 王震洲 +2 位作者 童涛 黄仕鑫 许颜贺 《水电能源科学》 北大核心 2025年第1期177-181,共5页
鉴于围岩稳定性监测与分析在抽水蓄能电站地下厂房施工过程中扮演着重要角色,提出一种基于自优化变分模态分解(SoVMD)和循环重构Transformer(RRTransformer)的混合分析模型。首先,设计合理的监测方案,采集能够有效表征围岩稳定性的岩体... 鉴于围岩稳定性监测与分析在抽水蓄能电站地下厂房施工过程中扮演着重要角色,提出一种基于自优化变分模态分解(SoVMD)和循环重构Transformer(RRTransformer)的混合分析模型。首先,设计合理的监测方案,采集能够有效表征围岩稳定性的岩体变形位移数据;其次,考虑变形位移序列的非线性与波动性特征,利用SoVMD对其进行分解,提取多尺度频率分量(MsFCs);最后,基于滑动建模机制,以MsFCs作为RRTransformer的训练输入,经参数优化和模型重构得到最优的变形预测分析结果。选取国内某抽蓄电站地下厂房围岩稳定性分析过程为案例,结果表明所设计的监测方案可有效获取岩体变形位移数据,且所提预测分析模型具有优异的性能,预测分析结果对地下厂房围岩的安全管理具有重要意义。 展开更多
关键词 抽水蓄能电站 地下厂房 稳定性监测与分析 VMD TRANSFORMER
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基于大型机械施工适应性的围岩稳定性判别分析
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作者 徐君诚 《铁道建筑》 北大核心 2025年第6期128-135,共8页
近年来大型机械设备逐步应用到隧道工程的建设中。依托西渝(西安—重庆)高速铁路七星坪隧道工程,基于大型机械化施工特点,总结出了“三线协同-多机协调-人工协助”的施工方案,提出了改变施工工法和增设初期支护预留距离的建议,并利用数... 近年来大型机械设备逐步应用到隧道工程的建设中。依托西渝(西安—重庆)高速铁路七星坪隧道工程,基于大型机械化施工特点,总结出了“三线协同-多机协调-人工协助”的施工方案,提出了改变施工工法和增设初期支护预留距离的建议,并利用数值模拟分析了工法变化与预留距离对围岩稳定性的影响。结果表明:相比于长台阶工法,采用微台阶法和全断面法施工时,虽然拱腰水平收敛有所增大,但拱顶沉降稳定在(21.2±0.8) mm范围内,隧道变形均小于预警值40 mm;随着预留距离增加,围岩左拱肩和拱顶处的变形表现为前期增大、中期放缓、后期增大,同时,塑性区随之增加,其中受拉区增长更为明显;结合尖点突变理论和隧道变形预警值,提出了初期支护预留距离应控制在3.5 m以内的工程建议,为同类工程机械化施工时的参数优化提供依据。 展开更多
关键词 铁路隧道 数值计算 大型机械 稳定性 尖点突变理论
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基于合成岩体技术的岩质边坡稳定性精细化分析
9
作者 徐全 侯靖 +3 位作者 杨剑 杨昕光 倪绍虎 陈鑫 《岩土力学》 北大核心 2025年第7期2062-2070,共9页
岩质边坡稳定性分析中,大尺度裂隙岩体力学参数的确定是亟待解决的难点问题。利用无人机(unmanned aerial vehicle,简称UAV)倾斜摄影测量技术获取厘米级边坡三维实景模型,基于VS+C#开发平台和Open GL三维图形引擎开发技术研发了以线、... 岩质边坡稳定性分析中,大尺度裂隙岩体力学参数的确定是亟待解决的难点问题。利用无人机(unmanned aerial vehicle,简称UAV)倾斜摄影测量技术获取厘米级边坡三维实景模型,基于VS+C#开发平台和Open GL三维图形引擎开发技术研发了以线、面交互方式识别岩体结构的软件SlopeRMI,实现了基于研究区域高精度三维实景模型对岩体结构面特征的高效识别和统计。同时,提出了以目标岩石质量指标(rock quality designation,简称RQD)为约束条件的合成岩体技术,生成了能够直接融入岩石力学特性、结构面力学特性、结构面几何形态3个要素的大尺度岩质边坡计算模型,避开了大尺度岩体力学参数获取的难题,提供了大尺度岩质边坡稳定性精细化分析可靠的路径。研究方法在依托的边坡工程中成功开展应用,证明了该方法具有较高的工程应用价值。 展开更多
关键词 UAV摄影测量 质边坡 结构面识别 合成技术 边坡稳定性
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浅埋煤层上行开采动压巷道围岩稳定性研究
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作者 程利兴 《中国煤炭》 北大核心 2025年第2期35-44,共10页
针对上行开采条件下巷道围岩稳定性分析及控制难题,以何家塔上组煤上行开采巷道为研究背景,测试了巷道围岩强度与裂隙发育,采用采动影响倍数法和“两带”判别法分析了上行开采的可行性,结合现场实测和数值模拟分析,分析了上行开采巷道... 针对上行开采条件下巷道围岩稳定性分析及控制难题,以何家塔上组煤上行开采巷道为研究背景,测试了巷道围岩强度与裂隙发育,采用采动影响倍数法和“两带”判别法分析了上行开采的可行性,结合现场实测和数值模拟分析,分析了上行开采巷道围岩稳定性。结果表明,采用影响倍数法K最小值为26.17,采用“两带”判别法计算其发育高度最大值为77.22 m,均满足上行开采技术要求;正常回采巷道超前采动影响范围在70.4~90.2 m,超前支承压力峰值位于前方21.7 m,辅运巷滞后工作面期间持续影响时间短,预计上行开采条件下巷道围岩矿压显现不强烈。采用数值模拟计算表明,上行开采条件下巷道仍具有较好的稳定性。提出了何家塔上组煤上行开采条件下巷道围岩控制技术原则,制定了巷道围岩变形控制技术方案,并开展了井下工业试验,取得了较好的应用效果,在监测期内顶底板移近量22 mm,两帮移近量12 mm,随后围岩变形趋于稳定,表明上行开采条件巷道围岩稳定性好,高预应力锚杆支护技术有效控制了巷道围岩变形。 展开更多
关键词 上行开采 稳定性 采动影响倍数法 “两带”判别法 高预应力支护
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基于关键块体的井巷围岩稳定性分析及支护研究 被引量:3
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作者 赵建海 李福佳 +1 位作者 刘艳章 黄诗冰 《中国矿业》 北大核心 2024年第S01期304-311,共8页
为了进一步研究关键块体对巷道围岩稳定性的影响及通过关键块体分析进行支护措施的设计。以蒙库铁矿地下开采某一巷道为研究对象,通过工程地质调查与现场测试工作,对围岩节理裂隙统计与分段,并进行岩块强度试验和岩体的波速测试,获得了... 为了进一步研究关键块体对巷道围岩稳定性的影响及通过关键块体分析进行支护措施的设计。以蒙库铁矿地下开采某一巷道为研究对象,通过工程地质调查与现场测试工作,对围岩节理裂隙统计与分段,并进行岩块强度试验和岩体的波速测试,获得了岩体完整性参数,依据此进行了详细的岩体工程分级,给出不同岩体的分级力学参数,再通过Unwedge进行关键块体分析,对不稳定岩块进行划定,确定了锚喷支护的参数及重点支护位置,然后采用有限元软件模拟开挖过程并分析了开挖过程中围岩及支护的应力应变变化情况,最后进行现场采动应力的监测与分析。研究结果表明:经过关键块体分析,更准确地辨别出可能导致巷道失稳的不稳定岩块,针对关键块体分析结果提出稳定性支护措施,并应用于现场,进行采动应力监测与分析,取得了良好的效果。研究结果在一定程度上为围岩稳定性分析及支护设计提供了可靠依据。 展开更多
关键词 稳定性分析 关键块 巷道支护 有限元法 质量分级
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花岗岩蚀变程度对隧洞稳定性影响研究
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作者 张婧 吴彤 +2 位作者 闫晓石 董金玉 石尚 《华北水利水电大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第4期141-150,共10页
【目的】探究蚀变作用对花岗岩工程特性以及微观特征的劣化效应,建立蚀变程度分级判别方法,厘清蚀变花岗岩地区隧洞工程中围岩灾变的演化规律。【方法】以新疆北部某深埋长输水隧洞蚀变花岗岩为研究对象,从宏观调查、现场测试和室内微... 【目的】探究蚀变作用对花岗岩工程特性以及微观特征的劣化效应,建立蚀变程度分级判别方法,厘清蚀变花岗岩地区隧洞工程中围岩灾变的演化规律。【方法】以新疆北部某深埋长输水隧洞蚀变花岗岩为研究对象,从宏观调查、现场测试和室内微观试验3个方面,以宏观和微观分析相结合的方式研究了岩石蚀变程度对其表观特征、回弹值、点荷载强度、纵波波速的降低值以及蚀变矿物含量的影响规律,建立了定性和定量相结合的花岗岩蚀变程度分级判别方法,将花岗岩蚀变程度划分为轻微蚀变、中等蚀变和强蚀变3个等级。基于隧洞围岩岩石蚀变程度等级,利用FLAC3D软件进行了数值模拟,计算了输水隧洞无支护和支护后开挖过程中围岩位移场的变化,发现洞室侧壁的位移变化较大。【结果】轻微蚀变和中等蚀变隧洞段围岩变形量较小,而强蚀变隧洞段出现高达212.23 cm的围岩大变形现象;采取支护措施后,轻微蚀变和中等蚀变隧洞段围岩变形量控制在1.00 cm以内,强蚀变隧洞段围岩变形量降低至1.91 cm,围岩变形得到了有效控制。【结论】通过与实际监测数据对比,验证了花岗岩蚀变程度分级判别方法和支护方案的可行性,为此类工程设计和施工提供了理论依据。 展开更多
关键词 花岗 蚀变程度分级 蚀变矿物含量 深埋长隧洞 稳定性
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基于GA-PSO混合优化SVR的边坡危岩体稳定性评价模型 被引量:3
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作者 庞俊勇 刘俊 +2 位作者 郑靓婧 李瑶鹤 苏红艳 《金属矿山》 CAS 北大核心 2024年第9期237-244,共8页
边坡危岩体稳定性评价是地质灾害防治的重要内容之一。传统的稳定性评价方法在求解复杂非线性问题时存在着精度较低、收敛速度慢等问题,为此,提出了一种基于GA-PSO混合优化支持向量回归(SVR)的边坡危岩体稳定性评价模型。首先,通过采集... 边坡危岩体稳定性评价是地质灾害防治的重要内容之一。传统的稳定性评价方法在求解复杂非线性问题时存在着精度较低、收敛速度慢等问题,为此,提出了一种基于GA-PSO混合优化支持向量回归(SVR)的边坡危岩体稳定性评价模型。首先,通过采集大量的实测数据和监测数据,建立了边坡危岩体的训练样本集;然后,将SVR算法引入稳定性评价中,利用其非线性映射性能拟合边坡危岩体的稳定性函数。为提高SVR模型的优化能力,将遗传算法(GA)和粒子群优化算法(PSO)相结合,形成了GA-PSO混合优化算法,并用于求解SVR模型中的优化问题。选取了多个现场实际边坡危岩体工程案例进行了算法测试。结果表明:相对于传统方法,GA-PSO混合优化SVR模型能够准确预测边坡危岩体的稳定性,并且具有较高的精度和较快的收敛速度。 展开更多
关键词 边坡危 稳定性评价 支持向量机回归算法 遗传算法 粒子群优化算法
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石窟寺岩体稳定性监测技术发展现状及展望
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作者 张景科 谷留杨 +4 位作者 李黎 陈卫昌 李丽慧 邹红宇 马雪雅 《工程地质学报》 CSCD 北大核心 2024年第6期1916-1934,共19页
石窟寺大多依托边坡修建,洞窟主要在崖体内部开挖,具有复杂的地质特征、应力历史、赋存环境及边界条件,其目前的监测技术尚不能满足预防性保护体系的构建。本文基于石窟寺兼有边坡、地下工程和文物的特性,系统查阅文献,梳理并凝练出国... 石窟寺大多依托边坡修建,洞窟主要在崖体内部开挖,具有复杂的地质特征、应力历史、赋存环境及边界条件,其目前的监测技术尚不能满足预防性保护体系的构建。本文基于石窟寺兼有边坡、地下工程和文物的特性,系统查阅文献,梳理并凝练出国内外边坡、地下工程、文物岩体稳定性监测技术的发展历程:(1)边坡岩体稳定性监测起步于19世纪60年代的预防监测;20世纪80年代监测指标也从地表延伸到地下,监测效率和监测精度等提高;20世纪90年代末多技术融合和互补监测成为主要的发展趋势;(2)20世纪50年代开始探索与地下工程岩体稳定性相关的监测技术;20世纪70年代基本实现了监测标准化、程序化和质量化;20世纪90年代监测向精细化和大数据方向发展,形成了空-天-地三位一体化大数据分析平台;(3)20世纪80年代石窟寺岩体稳定性技术以传统的工程地质调查、工程地质测绘为主;21世纪初基于石窟寺的预防性保护,相继实施一批与石窟寺岩体稳定性相关的项目,但由于石窟寺岩体的复杂性及其文物属性,未形成专用的石窟寺岩体稳定性监测系统。未来石窟寺岩体稳定性监测研究应以定性和定量评估为基础;基于评估确定重点监测因子、监测精度、监测频率、各因子之间的耦合关系等为前提;建立覆盖石窟寺区域、洞窟和关键块体稳定性,跨尺度、多场耦合的空-天-地一体化的岩体稳定性监测系统为目的。文章基于传统边坡和地下工程领域的发展现状,提出了石窟寺岩体稳定性监测存在的问题和未来发展趋势,为我国石窟寺预防性保护提供科技支撑。 展开更多
关键词 石窟寺 边坡 地下工程 稳定性 监测
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植物根劈作用对洞室围岩稳定性影响研究
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作者 高丙丽 黄钟琼 +1 位作者 杨志法 杨聪聪 《工程地质学报》 CSCD 北大核心 2024年第6期2250-2263,共14页
岩体裂隙在植物根劈作用下会进一步扩展,裂隙扩展将导致岩体强度降低,进而影响洞室围岩稳定性。以浙江省三门县蛇蟠岛大型古地下洞室群为研究背景,开展植物根劈作用对洞室围岩稳定性影响研究。基于断裂力学理论,对主直根、散生根、水平... 岩体裂隙在植物根劈作用下会进一步扩展,裂隙扩展将导致岩体强度降低,进而影响洞室围岩稳定性。以浙江省三门县蛇蟠岛大型古地下洞室群为研究背景,开展植物根劈作用对洞室围岩稳定性影响研究。基于断裂力学理论,对主直根、散生根、水平根3种不同根系类型植物根劈作用机理进行分析;基于裂隙岩体内部裂纹尖端应力强度因子建立了植物根系临界膨胀力公式;基于数值分析方法,研究植物根系类型、裂隙岩体性质对洞室围岩根劈作用的影响规律。研究结果表明,主直根较散生根更容易使裂隙岩体产生破坏,而且破坏时变形值相对较大;砂岩较凝灰岩先破坏,并且砂岩破坏时变形值大于凝灰岩;应力强度因子数值模拟结果与理论计算结果较吻合,平均误差较小。研究成果为洞室围岩稳定性评估及防护提供理论依据,对地质灾害的防治具有重要的科学意义和应用价值。 展开更多
关键词 根劈作用 稳定性 断裂力学 临界膨胀力 应力强度因子 数值模拟
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特厚煤层垂直分层区段窄煤柱围岩稳定性及控制技术 被引量:12
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作者 武超 王志强 +6 位作者 刘耀儒 李敬凯 耿新胜 林陆 李廷照 石磊 王鹏 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第9期3728-3744,共17页
针对特厚煤层垂直分层区段窄煤柱大变形失稳控制难题,采用理论分析、数值模拟及现场试验相结合的方法,对内蒙古老公营子煤矿特厚煤层窄煤柱围岩稳定性及控制技术展开研究。笔者在对窄煤柱内三向应力计算的基础上,基于摩尔−库伦破坏强度... 针对特厚煤层垂直分层区段窄煤柱大变形失稳控制难题,采用理论分析、数值模拟及现场试验相结合的方法,对内蒙古老公营子煤矿特厚煤层窄煤柱围岩稳定性及控制技术展开研究。笔者在对窄煤柱内三向应力计算的基础上,基于摩尔−库伦破坏强度得到窄煤柱平面应变的屈服准则,定性分析了窄煤柱破坏特征及损伤程度演化规律,进一步分析了区段窄煤柱失稳机理及其尺寸效应影响规律,最后给出区段窄煤柱围岩控制关键技术,并通过数值模拟及现场试验进行验证。研究成果表明:①窄煤柱中部破坏程度大于两帮,中部自顶端向下煤体破坏程度由严重向轻微发展。随着宽高比增大窄煤柱内破坏程度及严重破坏区域占比逐渐减小,当宽高比大于1∶1,窄煤柱中下部开始出现大范围的轻微破坏区,当宽高比大于5∶3,轻微破坏区占比超过50%。当黏聚力C≥3 MPa,或内摩擦角φ≥20°时,窄煤柱两帮破坏程度转变为轻微。②工作面回采巷道一侧为窄煤柱低强度承载区,在上部高应力作用下,大范围的低应力承载区煤体向巷道位移,造成两帮持续性大变形,进而影响顶板的稳定性。煤柱高度是中、底分层区段窄煤柱稳定的主控因素,窄煤柱宽高比增大,对高强度承载区承载强度影响程度较小,而低强度承载区承载强度增加较明显,合理的窄煤柱宽高比可平衡煤柱内高、低强度承载区比例,并提高承载强度。③分层窄煤柱留设需考虑工作面两侧采空时围岩稳定性,保证煤柱内部高强度承载区范围大于煤柱宽度及高度的一半,并通过联合加强支护措施使煤柱内形成由浅入深的多重联合控制区,共同维护煤柱的自稳能力。 展开更多
关键词 特厚煤层 垂直分层 窄煤柱 稳定性 控制
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小净距隧道先行洞爆破开挖对后行洞围岩稳定性影响研究 被引量:8
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作者 李旭哲 李文杰 +1 位作者 毕志刚 梁斌 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2024年第7期42-49,83,共9页
为研究小净距隧道先行洞爆破开挖对后行洞围岩稳定性的影响,以浙江义东高速防军隧道项目为工程背景,根据能量衰减规律推导出爆破施工中围岩振速计算公式,采用有限元软件MIDAS GTS NX模拟不同净距条件下围岩振速及应力的变化规律,将围岩... 为研究小净距隧道先行洞爆破开挖对后行洞围岩稳定性的影响,以浙江义东高速防军隧道项目为工程背景,根据能量衰减规律推导出爆破施工中围岩振速计算公式,采用有限元软件MIDAS GTS NX模拟不同净距条件下围岩振速及应力的变化规律,将围岩振速数值结果与理论值进行对比分析,验证了振速计算公式的准确性。根据振速与应力之间关系,提出保证隧道安全施工的振速阈值。结果表明:后行洞围岩振速大小理论值与模拟值最大相对误差为5.9%,与现场监测数据最大相对误差为7%,验证了理论公式的准确性;后行洞隧道振速峰值与先行洞隧道爆破中心距呈负相关,围岩迎爆侧面监测点振速峰值大于背爆侧,2 D为防军隧道爆破施工时最小安全净距(D为隧道净距),此时上台阶开挖最大振速峰值约为下台阶的1.2倍;爆破开挖后围岩应力峰值与振速峰值主要集中在拱腰及拱脚附近,随着净距增大,先行洞对后行洞的影响逐渐减弱,最终忽略不计;爆破作用下,围岩应力峰值和振速峰值具有一定线性关系,保证隧道爆破安全施工的振速控制阈值为1.9 cm/s,研究成果可为今后类似小净距隧道工程爆破施工提供借鉴。 展开更多
关键词 小净距隧道 隧道净距 爆破开挖 振动响应 稳定性 数值模拟
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单轴压缩下充填体−围岩组合体力学特性与能量演化规律
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作者 邱华富 李宇航 +2 位作者 刘浪 梁超 丁自伟 《中南大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第2期688-701,共14页
为研究矸石胶结充填体-围岩组合体力学特性和能量演化规律,对不同接触面倾角的组合体试件进行单轴压缩试验,对破坏过程的力学特性、声发射特征和能量演化规律进行分析。研究结果表明:接触面倾角0°、15°和30°的组合体试... 为研究矸石胶结充填体-围岩组合体力学特性和能量演化规律,对不同接触面倾角的组合体试件进行单轴压缩试验,对破坏过程的力学特性、声发射特征和能量演化规律进行分析。研究结果表明:接触面倾角0°、15°和30°的组合体试件发生延性破坏,接触面倾角45°、60°、75°、90°的组合体试件发生脆性破坏。随着荷载的持续增大,组合体试件在峰值应力处都产生大量声发射信号;随接触面倾角的增大,拉伸破坏占比呈先增加后减小趋势,在接触面倾角为45°时达到最大。不同接触面倾角组合体试件在峰值应力前弹性应变能呈非线性增加,耗散能曲线斜率随着接触面倾角增加逐渐减小;峰后破坏阶段曲线演化规律与组合体试件的破坏类型有关。延性破坏时,弹性能耗比曲线整体先下降,后在峰值应力处转为呈上升趋势;脆性破坏时,弹性能耗比曲线整体呈下降趋势,在峰值应力处达到最小值。声发射特征和能量演化规律与组合体试件破坏过程相关性较好,可为组合体破坏预测提供有效前兆信息。 展开更多
关键词 充填-组合 矸石胶结充填 声发射 能量演化 弹性能耗比
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近距离下伏煤层采动影响巷道围岩稳定性分析 被引量:4
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作者 杨德群 张向阳 +3 位作者 段云刚 都航 杨伟昆 张帅 《中国矿业》 北大核心 2024年第9期119-129,共11页
针对近距离下伏煤层采动影响上部轨道大巷变形失稳、围岩稳定性较差的问题,本文以张集煤矿北区14148工作面上方12m左右南翼轨道“Y”型大巷为工程背景,运用“竖三带”经验公式分析得出巷道与工作面之间的层位关系,采用数值模拟与现场实... 针对近距离下伏煤层采动影响上部轨道大巷变形失稳、围岩稳定性较差的问题,本文以张集煤矿北区14148工作面上方12m左右南翼轨道“Y”型大巷为工程背景,运用“竖三带”经验公式分析得出巷道与工作面之间的层位关系,采用数值模拟与现场实践相结合的方法,研究了近距离下伏煤层回采过程中上覆巷道应力分布特征及位移演化规律,确定了巷道重点支护部位。研究结果表明:上覆巷道位于覆岩裂隙带影响范围,围岩应力受工作面超前支承压力集中影响,呈先增大后急剧减小的趋势;围岩呈非对称性变形,变形速率随工作面推进呈三段式规律;顶板深部离层呈逐渐增大后平稳趋势,浅部离层呈先增大后减小的趋势。在此基础上提出了采前锚杆索预加固+采后U型棚“补强”巷道支护技术,数值模拟对比结果显示,补强支护后巷道两帮应力增大了9MPa,顶板下沉减少了103mm,巷道薄弱点位移量大幅减小,补强支护控制效果显著。实测结果表明,该支护方案能有效地控制巷道围岩变形,保证了矿井安全生产。 展开更多
关键词 近距离煤层 下伏煤层 采动影响 预加固 稳定性
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多宝山铜矿非稳固巷道岩爆倾向性与楔形体稳定性分析 被引量:3
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作者 王建华 高永 +2 位作者 秦绍龙 曹学文 赵兴东 《金属矿山》 CAS 北大核心 2024年第11期37-44,共8页
在矿产资源开发过程中,确保矿石安全高效开采至关重要,而巷道围岩稳定性分析是确保安全开采的关键。聚焦多宝山铜矿不稳固巷道,针对岩爆倾向性和围岩楔形体2个因素展开研究。通过现场工程地质调查,综合运用人工测量法与三维激光数字测量... 在矿产资源开发过程中,确保矿石安全高效开采至关重要,而巷道围岩稳定性分析是确保安全开采的关键。聚焦多宝山铜矿不稳固巷道,针对岩爆倾向性和围岩楔形体2个因素展开研究。通过现场工程地质调查,综合运用人工测量法与三维激光数字测量法,对特定区域进行岩体结构面产状测量,获取了节理裂隙的详细信息。经室内岩石力学试验获得了矿岩的各项物理力学参数,采用弹性能量法和脆性系数法判定其岩爆倾向性较弱或无。采用Q系统分级、RMR分级和GSI这3种方法,对其岩体质量进行评估,确定其围岩为中等稳固。利用Unwedge分析巷道楔形体的稳定性,发现不同区域楔形体形态、尺寸各异,其稳定性受节理裂隙分布、岩体物理力学性质、地应力等多因素影响,部分楔形体需进行加固处理。研究表明:多宝山铜矿地质条件复杂,开采中应充分考虑各因素对岩体稳定性的影响,采取加固、监测及定期评估等工程措施,以保障矿山安全生产。 展开更多
关键词 稳定性 工程地质调查 爆倾向性 质量分级 楔形识别
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