地下厂房软硬相间岩体瞬态开挖变形机制与扰动控制

1

作者 沙广 孟亚运 +4 位作者 张战午 王增武 刘晓 杨夏森 徐静波 《中国农村水利水电》 北大核心 2025年第7期172-176,181,共6页

中高地应力下厂房高边墙下卧开挖面临显著的卸荷变形影响,其变形机制的准确分析对复杂岩层结构,尤其是软硬相间岩体的稳定控制至关重要。首先基于含节理面均质岩体卸荷模型理论分析了软岩和硬岩卸荷变形差异,采用数值模拟研究了瞬态卸... 中高地应力下厂房高边墙下卧开挖面临显著的卸荷变形影响,其变形机制的准确分析对复杂岩层结构,尤其是软硬相间岩体的稳定控制至关重要。首先基于含节理面均质岩体卸荷模型理论分析了软岩和硬岩卸荷变形差异,采用数值模拟研究了瞬态卸荷过程中软硬相间岩体的松动变形规律;依托巩义抽水蓄能电站地下厂房高边墙层开挖,扩展分析了典型施工参数对卸荷变形效应的影响,阐明了高边墙动态开挖卸荷变形效应。研究表明:深部岩体软硬相间岩层瞬态卸荷变形差异显著,受层间错动摩擦影响,软岩破坏较硬岩进一步加剧。设置合理的单次开挖分层高度能够较好地控制边墙瞬态变形,分层高度越低,动态卸荷变形越低,可为洞室高边墙变形控制提供参考。 展开更多

关键词 地下厂房 高边墙 软硬相间岩层 瞬态卸荷 变形控制

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反倾软硬互层岩体边坡地震响应的数值模拟研究 被引量：18

2

作者 刘云鹏 邓辉 +2 位作者 黄润秋 宋金龙 袁进科 《水文地质工程地质》 CAS CSCD 北大核心 2012年第3期30-37,共8页

反倾软硬岩体互层边坡是公路建设中经常遇到的一类边坡,在不利条件下有失稳破坏的可能,特别是在坡脚受到扰动、降雨、地震等作用时。以"5.12"地震期间都汶公路(都江堰—汶川)上一处边坡的地震响应为例,采用离散元UDEC软件对... 反倾软硬岩体互层边坡是公路建设中经常遇到的一类边坡,在不利条件下有失稳破坏的可能,特别是在坡脚受到扰动、降雨、地震等作用时。以"5.12"地震期间都汶公路(都江堰—汶川)上一处边坡的地震响应为例,采用离散元UDEC软件对其进行模拟,系统研究了其地震响应的变形破坏机制。研究结果表明,地震作用下,软弱岩层挤压变形强烈,有向外剪出的趋势。同时,在地震波反复拉张作用下,软弱岩层位置容易开裂,成为坡体变形破坏的优势拉裂区域。地震波加速度、速度随高程变化放大显著,在坡体表部位移量随高程增高而逐渐增大。就整体而言,岩体内部的节理裂隙进一步张开,并产生了一些新的裂隙,弯曲倾倒有加剧的趋势;而坡表覆盖层普遍具有表部拉张开裂和掉块现象,特别是在地形几何形态突变处,破坏更为显著。 展开更多

关键词 软硬岩体互层 地震响应 离散元 弯曲倾倒 变形破坏机制

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软硬相间层状复杂岩体综合变形模量原位试验研究 被引量：13

3

作者 刘彬 聂德新 +1 位作者 张勇 李树森 《工程地质学报》 CSCD 北大核心 2010年第4期538-542,共5页

某拟建大型电站坝基岩体为一套河湖相沉积岩,包含了砾岩、砂岩、粉砂岩和泥岩等多种岩性岩体。不同岩体变形参数各异,常规变形试验只能获得单一岩性岩体的变形模量,而这种软硬相间层状复杂岩体的综合变形模量是与单一岩性岩体变形模量... 某拟建大型电站坝基岩体为一套河湖相沉积岩,包含了砾岩、砂岩、粉砂岩和泥岩等多种岩性岩体。不同岩体变形参数各异,常规变形试验只能获得单一岩性岩体的变形模量,而这种软硬相间层状复杂岩体的综合变形模量是与单一岩性岩体变形模量、岩层倾角、岩层厚度多个因素相关的,如何通过试验获得这种复杂组合岩体的综合变形模量是一个重要问题。本文首先对坝址区不同岩性所占的比例进行了详细的统计,获得砂岩、粉砂岩和泥岩的厚度比为6：2.5：1.5,根据这一统计结果在坝轴线附近选择含有砂岩、粉砂岩和泥岩三种岩体的大型变形试验区,将承压板尺寸设定为200cm×37cm,承压板就能同时覆盖砂岩、粉砂岩和泥岩三种岩体,且将其厚度比确定为6：2.5：1.5。通过在承压板上施加大荷载（250余吨）将应力传至下部多层岩体,从而获得软硬相间层状复杂岩体的综合变形模量。试验结果表明坝基弱下风化岩体的综合变形模量可达到7.0GPa,已经满足筑坝的要求。通过原位试验成功地论证了坝基岩体综合变形模量量值的问题。 展开更多

关键词 软硬相间 层状岩体 综合变形模量 原位试验

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软硬岩互层边坡的破坏模式及稳定性研究 被引量：14

4

作者 郑志勇 余海兵 徐海清 《长江科学院院报》 CSCD 北大核心 2016年第9期102-106,共5页

采用FLAC3 D强度折减法研究软硬岩互层边坡在不同岩层厚度组合h、不同岩层倾角下边坡的破坏模式和稳定性系数k。结果表明h对边坡的破坏模式影响较小,θ对边坡的破坏模式影响明显:1水平层状边坡破坏模式为滑移—压致拉裂;随着θ的增大,... 采用FLAC3 D强度折减法研究软硬岩互层边坡在不同岩层厚度组合h、不同岩层倾角下边坡的破坏模式和稳定性系数k。结果表明h对边坡的破坏模式影响较小,θ对边坡的破坏模式影响明显:1水平层状边坡破坏模式为滑移—压致拉裂;随着θ的增大,顺倾向边坡破坏模式为滑移—拉裂、顺层滑移、滑移—溃曲、弯折—溃曲;直立边坡为弯折—崩塌破坏模式;反倾向边坡为滑移—溃曲和弯折—倾倒破坏模式。2缓倾向顺层边坡中,h的变化对边坡k影响很小,k由靠近坡脚处的软岩决定;其余层状边坡中,当软岩厚度不变时,k随着硬岩厚度的增大而增大,当硬岩厚度不变时,k随着软岩厚度的增大而减小。3随着θ的增大,顺倾向边坡中,k曲线呈现出先减后增的形状;反倾向边坡中,k曲线呈现出先增大后减小再增大的形状;软硬岩互层边坡总体稳定性趋势为,近直立层状边坡>陡倾向顺层边坡>反倾层状边坡>近水平层状边坡>缓倾向顺层边坡。 展开更多

关键词 层状边坡 软硬岩互层边坡 破坏模式 稳定性 强度折减法

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软硬互层岩体模型单轴压缩破损规律研究 被引量：10

5

作者 吴渤 吴立 +1 位作者 罗金泽 贾善坡 《水电能源科学》 北大核心 2015年第4期123-126,138,共5页

鉴于正确认识软硬互层岩体力学特征、分析其变形和强度规律,是大型岩体工程设计和施工需解决的关键问题,开展了一系列的物理模型试验和数值模拟试验,研究了软硬互层岩体的力学特征,探讨了互层的存在以及倾角变化对岩体变形破损的影响规... 鉴于正确认识软硬互层岩体力学特征、分析其变形和强度规律,是大型岩体工程设计和施工需解决的关键问题,开展了一系列的物理模型试验和数值模拟试验,研究了软硬互层岩体的力学特征,探讨了互层的存在以及倾角变化对岩体变形破损的影响规律。结果表明,当岩层倾角由0°增加至90°时,试样的单轴抗压强度存在明显差异,抗压强度随岩层倾角的增大呈U型分布;试样的破损特征随倾角变化和分层变化呈不同破坏形态,破裂面主要沿软硬分层薄弱面发育,层间破坏主要由软弱分层的破坏引起;软硬分层薄弱面处切应力明显增大,相邻软硬夹层的应力分布有明显间断。 展开更多

关键词 软硬互层岩体 室内试验 破坏模式 薄弱层 数值模拟

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一种软硬互叠岩层钻孔灌注桩钻进技术 被引量：5

6

作者 刘睦峰 彭振斌 +1 位作者 王建军 彭文祥 《中南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第3期1109-1115,共7页

结合某桥梁的工程地质特征,运用泥浆护壁机理和粉砂质泥岩的水敏特性,通过室内试验确定泥浆的配合比,并选用阴离子型、相对分子质量为(300～500)万、水解度为30%的聚丙烯酰胺为絮凝剂来调制泥浆;根据滚刀的碎岩机理,探讨单把滚刀切削力... 结合某桥梁的工程地质特征,运用泥浆护壁机理和粉砂质泥岩的水敏特性,通过室内试验确定泥浆的配合比,并选用阴离子型、相对分子质量为(300～500)万、水解度为30%的聚丙烯酰胺为絮凝剂来调制泥浆;根据滚刀的碎岩机理,探讨单把滚刀切削力和比能与刀间距的变化规律,并对滚刀破岩点侵深轨迹进行分析计算,在此基础上提出1种新的组合滚刀的布置方法;采用大扭矩动力头液压钻机配组合式滚刀钻头钻进的施工工艺,改进常规的气举反循环排渣方式,总结回次钻进技术方法,得出一套适应该地层的钻压、转速和小时进尺等工艺技术参数值。 展开更多

关键词 软硬互叠岩层 灌注桩 钻进技术

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软硬互层岩体力学特性及破坏形态的室内试验研究 被引量：12

7

作者 黄锋 周洋 +1 位作者 李天勇 胡学涛 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第S01期230-238,共9页

软硬互层岩体是煤矿开采过程中常常遇到的不良地质,其构造的特殊性导致安全事故频发。为研究软硬互层岩体的力学特性及破坏机制,通过自制不同岩层倾角,不同层厚比的软硬互层岩体,采用室内岩石力学试验方法,得到:(1)软硬互层岩体的破坏... 软硬互层岩体是煤矿开采过程中常常遇到的不良地质,其构造的特殊性导致安全事故频发。为研究软硬互层岩体的力学特性及破坏机制,通过自制不同岩层倾角,不同层厚比的软硬互层岩体,采用室内岩石力学试验方法,得到:(1)软硬互层岩体的破坏从硬层开始,再逐步扩展到软层。单轴条件下,软层抑制裂隙扩展的能力随软层厚度的增加递增,但会引起峰值强度的下降;三轴条件下,随着软层厚度的增加,软层抑制裂隙扩展的能力先增加后降低,峰值强度呈倒"V"的规律、黏聚力显著下降,内摩擦角保持稳定。(2)单轴条件下,0°与30°试样均有应力跌落现象,不同的是30°下的应力应变曲线在应力跌落过后还有一段上升期,延性破坏特征更明显;三轴条件下,0°的岩体具有明显的峰后软化特征,而30°的岩体则不明显,多数为硬化流动破坏。随着软层厚度的增加,应变软化程度先增加后降低。(3)围压对软层、硬层的膨胀变形约束效果不同,容易引起软硬互层岩体的剪切破坏;随着围压的增加,峰后应力随应变的降低速率逐渐变缓、应变软化程度逐渐减弱、延性增大,软硬互层岩体峰值强度、峰值应变、弹性模量增大。(4)岩层存在倾角时,软弱互层连接处的敏感性增强,试件更容易产生贯穿裂隙;一定范围内的岩层倾角会弱化软硬互层岩体的力学性能,导致软硬互层岩体的弹性模量、峰值强度、内摩擦角下降。 展开更多

关键词 软硬互层 室内试验 层厚比 岩层倾角 围压

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近远场地震下高陡边坡的动力响应及永久位移分析 被引量：9

8

作者 黄帅 宋波 +1 位作者 蔡德钩 叶阳升 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第S2期768-773,共6页

基于软硬互层边坡的有限元模型,研究了边坡在近远场地震作用下的动力响应规律,得出远场地震对边坡动力响应(动力放大系数、最大剪应力和最大主应力)的影响总体比近场地震显著;通过将时程分析法与规范中的拟静力法计算的安全系数进行对比... 基于软硬互层边坡的有限元模型,研究了边坡在近远场地震作用下的动力响应规律,得出远场地震对边坡动力响应(动力放大系数、最大剪应力和最大主应力)的影响总体比近场地震显著;通过将时程分析法与规范中的拟静力法计算的安全系数进行对比,明确了拟静力法在地震动力稳定性评价中的不足;基于有限元时程分析法计算出的边坡临界加速度代入Newmark滑块位移法公式中,得到了考虑地震近远场特性影响的边坡永久位移,并与弹塑性有限元数值模拟结果进行了对比,得出Newmark法计算结果偏小,且远场地震作用下的永久位移比近场地震作用下分别增大35%(Newmark法)和21%(弹塑性有限元法);最后基于Jibson and Michae提出的边坡稳定性评价的永久位移量进行了边坡的稳定性评价,得出以永久位移1 cm作为岩质边坡从一个轻度破坏到中度破坏程度的评价临界值较为合理。 展开更多

关键词 近远场地震 软硬互层边坡 拟静力法 Newmark滑块位移法 永久位移

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软硬相间岩层中地下厂房稳定性分析 被引量：5

9

作者 罗先启 葛修润 郑宏 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2002年第3期297-299,308,共4页

对软硬相间岩层中地下厂房进行稳定性分析,既要考虑岩石的软弱性质,又要考虑岩石的脆性。本文分别采用弹塑脆性理论和弹塑性理论对某地下厂房进行稳定性分析,结果表明对于软硬相间岩层中地下厂房的稳定性分析,如果仅考虑其弹塑性性质,... 对软硬相间岩层中地下厂房进行稳定性分析,既要考虑岩石的软弱性质,又要考虑岩石的脆性。本文分别采用弹塑脆性理论和弹塑性理论对某地下厂房进行稳定性分析,结果表明对于软硬相间岩层中地下厂房的稳定性分析,如果仅考虑其弹塑性性质,其结果是偏危险的。 展开更多

关键词 弹塑脆性理论 软硬相间岩体 地下厂房 稳定性分析

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陡倾顺层岩质斜坡动力倾倒变形机理研究 被引量：13

10

作者 邓天鑫 巨能攀 +2 位作者 李龙起 蒋彦彬 卢向涛 《水利水电技术》 CSCD 北大核心 2017年第12期146-152,共7页

通常认为顺层岩质斜坡动力变形破坏以滑移—拉裂、滑移—弯曲模式为主,但是通过现场调研发现,在陡倾顺层斜坡中存在一类特殊的动力变形破坏方式——倾倒变形。为了得出该类型斜坡动力倾倒变形机理,以四川汶川县水磨沟陡倾软硬相间顺层... 通常认为顺层岩质斜坡动力变形破坏以滑移—拉裂、滑移—弯曲模式为主,但是通过现场调研发现,在陡倾顺层斜坡中存在一类特殊的动力变形破坏方式——倾倒变形。为了得出该类型斜坡动力倾倒变形机理,以四川汶川县水磨沟陡倾软硬相间顺层斜坡在"5.12"汶川地震作用下失稳为例,在充分总结滑坡区工程地质条件和分析其动力破坏特征后,利用二维离散元数值模拟方法开展研究。结果表明:在地震荷载作用下,在斜坡表面PGA放大系数随着高程的增加总体表现节律性变化,在坡肩呈现峰值;斜坡失稳机理为坡内软岩和硬岩差异式拉剪破坏导致层面抗剪强度急剧降低,岩土体沿优势层面下滑;由于坡体下部岩层锁固作用,坡体向下滑动受阻,坡脚附近岩土体翘曲隆起,而坡顶震裂松弛岩土体在巨大地震惯性力下沿优势结构面滑动剪出过程中,受坡肩"关键块体"阻挡而向临空面发生倾倒变形,整个斜坡发生滑移—下部弯曲—上部倾倒式失稳破坏。研究成果为类似地区的边坡工程地震失稳分析提供参考和依据。 展开更多

关键词 汶川地震 软硬相间岩层 顺层倾倒 动力响应 失稳机理 优势结构面 斜坡震前概化模型 汶川地震天然波中强波段

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层理发育软硬层叠岩体大密集系数爆破技术研究 被引量：4

11

作者 王桂林 王德胜 +3 位作者 鲁文岐 乔海平 李方 陈浩 《工程爆破》 CSCD 2019年第2期26-30,共5页

为了解决露天台阶传统爆破方法难以克服的诸多困难,依据黑岱沟露天煤矿岩体层理发育、软硬岩层叠置的实际条件,提出了利用空气间隔装药技术均衡炮孔内爆轰压力、毫秒延时逐孔起爆和大密集系数爆破技术方案。用三维数值模拟了双排多炮孔... 为了解决露天台阶传统爆破方法难以克服的诸多困难,依据黑岱沟露天煤矿岩体层理发育、软硬岩层叠置的实际条件,提出了利用空气间隔装药技术均衡炮孔内爆轰压力、毫秒延时逐孔起爆和大密集系数爆破技术方案。用三维数值模拟了双排多炮孔在爆炸荷载作用下逐孔起爆时,台阶爆破困难部位的岩体受力状态,证实了方案的可行性,并用现场试验验证了数值模拟确定的主要爆破技术参数的可用性。空气间隔装药、毫秒延时逐孔起爆和大密集系数布孔等技术的综合利用,实现了层理发育、软硬岩层叠置复杂岩性条件下,露天台阶深孔爆破爆堆松散、无根(拉)底和岩石破碎块度均匀、大块率低的良好效果,经济效益显著。 展开更多

关键词 大密集系数爆破 层理发育 软硬岩层叠置 逐孔起爆 空气间隔装药

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基于声发射的倾斜软硬互层岩石破坏特性研究 被引量：1

12

作者 周可凡 刘科伟 郭腾飞 《黄金科学技术》 CSCD 2022年第6期923-934,共12页

为研究深部矿井中常见的软硬互层岩石的破坏特性,结合声发射技术对红砂岩和混凝土组合的软硬互层岩石试样进行了单轴压缩试验。对单轴压缩试验现象和数据进行分析,对试样的破坏模式进行了分类,给出了软硬互层岩石峰值抗压强度随软层倾... 为研究深部矿井中常见的软硬互层岩石的破坏特性,结合声发射技术对红砂岩和混凝土组合的软硬互层岩石试样进行了单轴压缩试验。对单轴压缩试验现象和数据进行分析,对试样的破坏模式进行了分类,给出了软硬互层岩石峰值抗压强度随软层倾角变化的N型曲线。对声发射数据进行分析,结果表明:(1)软层倾角大小对软硬互层岩石的稳定性有显著影响;(2)软硬互层岩石软层倾角增大时,更容易诱导裂纹密集生成从而导致失稳破坏;(3)软硬互层岩石发生失稳扩展的频次随着倾角的增加呈现先增加后减少再增加的规律;(4)随着倾角的增大,剪切裂纹占比呈现先增加后降低再增加的规律。 展开更多

关键词 层状岩石 软硬互层 声发射 B值 裂纹扩展 AF-RA值

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基于离心机和数值模拟的软硬互层反倾层状岩质边坡变形特征分析 被引量：17

13

作者 李彦奇 黄达 孟秋杰 《水文地质工程地质》 CAS CSCD 北大核心 2021年第4期141-150,共10页

我国西部山区建设揭露了众多大型弯曲倾倒变形体,它们多具有软硬互层结构。为进一步探明软硬互层反倾岩质边坡的变形破坏规律,本研究融合大型土工离心机试验与自开发的可以综合考虑节理面拉剪和压剪破坏的Hoek-Brown与Mohr-Coulomb联合... 我国西部山区建设揭露了众多大型弯曲倾倒变形体,它们多具有软硬互层结构。为进一步探明软硬互层反倾岩质边坡的变形破坏规律,本研究融合大型土工离心机试验与自开发的可以综合考虑节理面拉剪和压剪破坏的Hoek-Brown与Mohr-Coulomb联合强度准则,对此类边坡进行试验与数值模拟分析。首先,结合监测点位移和应力曲线对边坡的变形破坏过程进行详述并验证了所提出的强度准则及所建立的数值模型的正确性;然后,基于此数值模型研究不同几何因素对此类边坡倾倒破坏特征的影响。结果表明:(1)节理单元采用Hoek-Brown与Mohr-Coulomb联合强度准则可以较准确地模拟软硬互层反倾边坡的层间错动以及岩层弯折;(2)此类坡体倾倒变形破坏全过程为:层间先出现相互错动,然后边坡自坡脚部位开始出现弯曲变形,随后坡体后缘出现拉张裂缝,与此同时边坡整体向临空面弯曲倾倒,最终形成2个或3个破坏面;(3)随着岩层倾角的增大,边坡一级破坏面逐渐向坡体深处发展;(4)随着硬/软岩层厚比的减小,坡顶竖向位移变小,且坡体滑动的整体性逐渐增强;(5)随着软/硬岩层厚比的增加,坡体破坏面逐渐由粗糙的"锯齿状"向平滑的"圆弧状"过渡。 展开更多

关键词 反倾 岩质边坡 软硬互层 变形特征 离心机 联合强度准则

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新型钻井提速工具在龙岗气田软硬交替地层中的成功应用 被引量：18

14

作者 王明华 《天然气工业》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第7期80-84,共5页

自21世纪初在四川盆地发现龙岗气田以来,机械钻速低、钻井周期长等问题长期制约着该气田勘探开发的进度和效益。为此,对该气田的钻井地质特点和影响钻井周期的因素进行了系统分析,认识到该气田侏罗系沙溪庙组、自流井组中的砂泥岩软硬... 自21世纪初在四川盆地发现龙岗气田以来,机械钻速低、钻井周期长等问题长期制约着该气田勘探开发的进度和效益。为此,对该气田的钻井地质特点和影响钻井周期的因素进行了系统分析,认识到该气田侏罗系沙溪庙组、自流井组中的砂泥岩软硬交替频繁造成钻头泥包和PDC崩齿,以及上三叠统须家河组定向钻进托压严重是使机械钻速变慢最重要的影响因素。进而提出了不同地层的针对性提速技术方案,即侏罗系采用旋转冲击器带专用PDC钻头钻进,配合钻井液性能调整、钻井参数优化等专项技术措施的应用来预防处理PDC钻头泥包,实现侏罗系快速钻进;在三叠系须家河组的定向钻进井段,采用高速弯涡轮带孕镶金刚石钻头进行高转速低钻压快速钻进,该钻进方式充分利用孕镶金刚石钻头切削齿自锐的特点,以延长钻头使用寿命。最后,在该气田的2口井上进行了现场应用试验,大幅度提高了应用井段的机械钻速、缩短了钻井周期,取得了良好的试验效果。 展开更多

关键词 泥包 软硬交替互层 强研磨性地层 托压 旋转冲击器 高速涡轮 孕镶金刚石钻头 四川盆地 龙岗气田

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