穿越大落差积水矿坑隧道渗流-应力耦合作用下变形特征研究

1

作者 郭鑫 《国防交通工程与技术》 2025年第1期14-18,80,共6页

为探明穿越大落差积水矿坑的隧道洞口仰坡在渗流作用下的稳定性及变形特征,以西部某隧道为工程背景,首先对隧道在渗流作用下及渗流-应力作用下的解析方程进行分析,其次开展了室内试验对隧道岩土体物理力学参数进行测定,在理论与试验基础... 为探明穿越大落差积水矿坑的隧道洞口仰坡在渗流作用下的稳定性及变形特征,以西部某隧道为工程背景,首先对隧道在渗流作用下及渗流-应力作用下的解析方程进行分析,其次开展了室内试验对隧道岩土体物理力学参数进行测定,在理论与试验基础上,采用FLAC3D数值模拟软件建立了隧道渗流数值模型,通过设计两种危险渗流工况对隧道围岩及仰坡变形进行计算分析。研究结果表明:只考虑应力场的影响时,拱顶的变形量最大,仰拱的变形量最小,应力场对隧道顶部的影响较大;只考虑渗流场的影响时,在不同孔隙水压的渗流下,拱顶和拱肩的变形量最大,仰拱变形量最小。在两场耦合的作用下,两积水坑水位不同,对隧道不同部位的影响程度也不相同,因此在开挖隧道时,需要考虑如何阻断其渗流作用、减少渗流对隧道的影响。 展开更多

关键词 隧道工程 流-固耦合 围岩变形 仰坡滑移 力学试验 数值模拟

在线阅读 下载PDF 职称材料

基于大型隧道围岩相似材料的配制方法研究 被引量：1

2

作者 王渭萍 刘俊 +3 位作者 孙洋 丁海滨 戴红涛 童立红 《华东交通大学学报》 2024年第4期30-35,共6页

【目的】通过分析国内研究成果调研公路隧道大型模型试验的相似材料配比,针对大型隧道围岩相似材料的配制方法展开研究。研究出一种由重晶石粉、石英砂、白水泥、铁粉、硅油和水组成的液固耦合相似材料。【方法】通过室内实验探究不同... 【目的】通过分析国内研究成果调研公路隧道大型模型试验的相似材料配比,针对大型隧道围岩相似材料的配制方法展开研究。研究出一种由重晶石粉、石英砂、白水泥、铁粉、硅油和水组成的液固耦合相似材料。【方法】通过室内实验探究不同配比对材料各种物理性质和水理性的影响,并且确定了液固耦合相似材料的具体配比结果。【结果】实验结果表明,在材料成分含量不变的情况下,白水泥的含量增加会大幅度降低材料的渗透系数,胶结剂会明显地影响材料的弹性模量和抗压强度。此外,随着材料中重晶石粉与白水泥的比例逐渐增加,试验材料的抗压强度会逐渐提高,但是当材料中重晶石粉与白水泥的含量达到一定含量时,材料的抗压强度可能略微降低。在一定范围内增加重晶石粉与白水泥的比例可以提高材料的弹性模量。抗剪强度受硅油影响明显。【结论】液固耦合相似材料能够模拟不同强度具有不同渗透性的岩体材料,是一种理想的相似模拟材料。 展开更多

关键词 材料配比 影响因素 隧道围岩 新型液固耦合 力学性质

在线阅读 下载PDF 职称材料

特厚坚硬煤层超大采高综放开采支架-围岩结构耦合关系 被引量：34

3

作者 许永祥 王国法 +2 位作者 李明忠 张金虎 韩会军 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第6期1666-1678,共13页

针对榆神矿区坚硬特厚煤层综放开采所面临的顶煤悬顶距长、冒放性差、采出率低和采放不协调等问题,探讨了机采割煤高度6.0 m以上的超大采高综放开采可行性和必要性,分析超大采高综放开采支架-围岩耦合关系,在支架-围岩强度、刚度和稳定... 针对榆神矿区坚硬特厚煤层综放开采所面临的顶煤悬顶距长、冒放性差、采出率低和采放不协调等问题,探讨了机采割煤高度6.0 m以上的超大采高综放开采可行性和必要性,分析超大采高综放开采支架-围岩耦合关系,在支架-围岩强度、刚度和稳定性耦合的基础上,提出超大采高综放开采支架-围岩结构耦合理论。从液压支架与围岩相互作用机理角度,阐释了支架-围岩支护系统“小结构”初次耦合主动支撑和“大结构”二次耦合被动承载概念和理论,分析了围岩“大、小结构”耦合对工作面围岩支护效果和适应性的影响,指出综采放顶煤液压支架结构设计除需满足“小结构”支护系统适应“大结构”周期性破断失稳形成的强动载矿压外,还需考虑液压支架结构(特别是放煤机构结构)对顶煤冒放运移规律和支架载荷演化过程的影响,通过支架结构与顶煤冒放结构耦合实现顶煤顺利放出,提高顶煤采出率。采用理论分析、相似模拟、数值模拟和现场调研等研究方法,分析了坚硬顶煤冒落和放出结构以及冒放过程的成拱机理,讨论了液压支架结构高度对矿山压力显现强度、顶煤冒放结构和资源采出率的影响,研究了放煤机构结构对顶煤成拱结构的影响,以及放煤机构结构对顶煤的二次破碎作用,提出了强力放煤机构结构改进和优化策略,并对破煤机理和效果进行探讨,以期为相似坚硬特厚煤层综放开采支架-围岩耦合提拱理论指导和借鉴。 展开更多

关键词 支架结构 围岩结构 结构耦合 特厚坚硬煤层 综放开采

在线阅读 下载PDF 职称材料

深井软岩巷道均衡让压控制技术 被引量：20

4

作者 赵家巍 柏建彪 +3 位作者 卞卡 袁崇亮 王君得 赵红超 《煤炭科学技术》 CAS 北大核心 2013年第4期40-44,共5页

针对海石湾煤矿深井软岩巷道支护困难的问题,依据围岩强度强化理论及能量平衡理论对其进行力学分析,采用数值模拟和工业性试验的方法,提出高强预应力均衡让压围岩控制思路。通过在锚杆托盘与螺母之间加装一个恒阻让压管,巷道不同部位的... 针对海石湾煤矿深井软岩巷道支护困难的问题,依据围岩强度强化理论及能量平衡理论对其进行力学分析,采用数值模拟和工业性试验的方法,提出高强预应力均衡让压围岩控制思路。通过在锚杆托盘与螺母之间加装一个恒阻让压管,巷道不同部位的让压管随巷道围岩应力变化产生相应的变形,使巷道围岩处于均衡受力状态。工业性试验表明:锚杆的均衡让压作用可使巷道围岩充分释放初期弹性变形能,并提高支护系统的可靠性,试验巷道25～35d即进入稳定状态,顶板最大位移量为130mm,两帮最大移近量为110mm,断面收缩率降低了50%,解决了海石湾煤矿深井软岩巷道支护难题。 展开更多

关键词 软岩巷道 均衡让压 围岩支护 弹性变形能 耦合结构

在线阅读 下载PDF 职称材料

新型抗滑结构围桩-土的耦合效应分析 被引量：4

5

作者 郑明新 孔祥营 刘伟宏 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第6期1709-1715,共7页

在引入围桩-土耦合式抗滑结构的基础上建立数值分析模型;通过分析该抗滑结构中围桩-土的应力、应变分布规律,详细探讨围桩-土整个结构的耦合效应特征。进一步开展模型试验,测试并分析围桩前、后土压力和桩身弯矩分布特征,论证了围桩-土... 在引入围桩-土耦合式抗滑结构的基础上建立数值分析模型;通过分析该抗滑结构中围桩-土的应力、应变分布规律,详细探讨围桩-土整个结构的耦合效应特征。进一步开展模型试验,测试并分析围桩前、后土压力和桩身弯矩分布特征,论证了围桩-土耦合式抗滑结构的作用机制。最后,分析了桩后距离、不同深度及不同土体强度参数对土拱效应的影响。得到:(1)围桩与桩内土体耦合呈现出4种应力拱形态:紧邻围桩后为扩肩型拱、围桩间双曲线型拱、围桩间凸向桩外的抛物线型拱、围桩间凸向桩内的抛物线型拱;(2)相邻围桩采用约4倍桩径间距、正六边形布置并顶部用圈梁固结、锚固一定深度可形成一种耦合式抗滑结构。该结论对于该新型抗滑结构的推广应用具有一定的指导意义。 展开更多

关键词 围桩 抗滑结构 土拱效应 耦合效应 数值分析 模型试验

在线阅读 下载PDF 职称材料

冻融循环条件下寒区隧道衬砌的服役性能 被引量：10

6

作者 夏才初 黄文丰 韩常领 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第3期347-356,共10页

寒区隧道贯通运营后,衬砌受到周期性变化的洞内气温引起的冻融循环作用,衬砌的物理力学性能随之产生劣化,导致衬砌的服役性能降低。本文通过ANSYS数值模拟,计算研究了冻融循环条件下寒区隧道衬砌的服役性能变化。在不铺设保温层情况下,... 寒区隧道贯通运营后,衬砌受到周期性变化的洞内气温引起的冻融循环作用,衬砌的物理力学性能随之产生劣化,导致衬砌的服役性能降低。本文通过ANSYS数值模拟,计算研究了冻融循环条件下寒区隧道衬砌的服役性能变化。在不铺设保温层情况下,寒区隧道衬砌服役年数大大降低,隧道运营17 a后衬砌安全系数不满足规范要求;非冻土段运营19 a后拱顶衬砌结构安全系数不满足规范要求。铺设保温层可使衬砌服役性能不下降,多年冻土段铺设2层5 cm保温层,季节冻土段铺设1层5 cm厚保温层,后拱顶处、拱腰处和边墙处衬砌服役性能无减小趋势,而拱脚处和仰拱处衬砌安全系数则不断减小。为保证拱脚和仰拱处衬砌安全,可在表面铺设保温层,并在仰拱和拱脚上加设1层保温层可使衬砌服役性不下降。若要使衬砌服役性能不下降,知亥代隧道多年冻土段保温层铺设厚度至少应为5 cm,非冻土段保温层铺设厚度至少为9 cm。 展开更多

关键词 寒区隧道 热-应力耦合分析 安全系数 服役性能 保温层 围岩变形 结构响应 变形规律

在线阅读 下载PDF 职称材料

复合不耦合定向断裂爆破技术控制围岩变形应用研究

7

作者 褚怀保 余永强 +1 位作者 杨小林 梁为民 《金属矿山》 CAS 北大核心 2010年第6期48-50,共3页

针对目前地下工程围岩变形及控制问题的复杂性和迫切性,在理论和试验的基础上提出了复合不耦合定向断裂爆破装药结构,并简单分析了这种装药结构的爆破作用机理,最后把这种装药结构应用于巷道实际施工。现场围岩变形和锚杆内力量测结果表... 针对目前地下工程围岩变形及控制问题的复杂性和迫切性,在理论和试验的基础上提出了复合不耦合定向断裂爆破装药结构,并简单分析了这种装药结构的爆破作用机理,最后把这种装药结构应用于巷道实际施工。现场围岩变形和锚杆内力量测结果表明:这种装药结构可以有效控制围岩变形,减小对围岩的扰动损伤。 展开更多

关键词 复合不耦合装药结构 定向断裂爆破 围岩变形 应用研究

在线阅读 下载PDF 职称材料

动载作用下SPSC-AC抗滑结构的弯矩分配规律研究

8

作者 郑明新 任勇江 +2 位作者 郭锴 熊浪 杨婧雯 《华东交通大学学报》 2022年第1期29-39,共11页

将围桩-土拱弦式耦合抗滑结构(SPSC-AC)用于高速铁路路基蠕滑工程防治设计,有必要开展在列车动荷载下各个围桩的弯矩分配规律研究。在某高铁路基过渡段蠕滑机理和变形特征研究基础上,利用Midas/GTS NX建立SPSC-AC治理的路基-桥墩-边坡... 将围桩-土拱弦式耦合抗滑结构(SPSC-AC)用于高速铁路路基蠕滑工程防治设计,有必要开展在列车动荷载下各个围桩的弯矩分配规律研究。在某高铁路基过渡段蠕滑机理和变形特征研究基础上,利用Midas/GTS NX建立SPSC-AC治理的路基-桥墩-边坡三维数值模型,采用非线性动力时程+有限元强度折减法,分析SPSC-AC的治理效果,探讨在不同列车速度的动载作用下SPSC-AC弯矩特征和分配规律,提出优化建议。结果表明:SPSC-AC主控围桩间距在4d布置形式下,各围桩桩身弯矩值的分布大致成反S形分布;在一定速度下,各围桩桩身最大弯矩值随时间的变化基本一致,呈“简谐波”状;随着列车行驶速度的增大,稳定阶段的围桩弯矩值也随之增大;一定速度下的稳定阶段各围桩弯矩值表现为R1^(#)桩>R3^(#)桩>R2^(#)桩>R8^(#)桩>R4^(#)桩>R7^(#)桩>R5^(#)桩>R6^(#)桩。各围桩的弯矩分配比例是R1^(#)桩为1.00,R3^(#)桩为0.51,R2^(#)桩为0.46,R8^(#)桩为0.46,R4^(#)桩为0.39,R7^(#)桩为0.33,R5^(#)桩为0.31,R6^(#)桩为0.29。研究结果可为高速铁路路基蠕滑防治工程设计提供依据。 展开更多

关键词 蠕滑路基 列车动载 围桩-土耦合 抗滑结构 弯矩分配

在线阅读 下载PDF 职称材料

热-力作用下水工隧洞围岩-支护结构耦合力学特性及相互作用机制 被引量：7

9

作者 张玉洁 李晓哲 +1 位作者 姜海波 侍克斌 《水资源与水工程学报》 CSCD 北大核心 2022年第3期191-201,共11页

在高海拔寒区,围岩与支护结构的相互作用过程是影响水工隧洞结构稳定的重要因素。为了研究热-力作用下水工隧洞围岩-支护结构相互作用的时空演化规律,以新疆某寒区水工隧洞为依托,基于现场监测资料,采用有限元仿真模拟,计算温度效应下围... 在高海拔寒区,围岩与支护结构的相互作用过程是影响水工隧洞结构稳定的重要因素。为了研究热-力作用下水工隧洞围岩-支护结构相互作用的时空演化规律,以新疆某寒区水工隧洞为依托,基于现场监测资料,采用有限元仿真模拟,计算温度效应下围岩-衬砌相互作用的弹塑性解析解,分析热力作用下隧洞耦合结构温度场和应力场的时空分布特征。结果表明:洞内低温对耦合结构的温度场和应力场影响较大,应实施防寒保温措施,保证在极端天气下,结构沿径向2.7 m内温度不低于0℃;通风前期,温度应力对耦合结构的应力变化起主导作用,21 d后还要考虑衬砌支反力、围岩被动支反力以及围岩外边界约束的共同耦合作用;对流前48 d结构内侧受拉,结构洞腰内侧出现最大拉应力155 kPa, 48 d后结构压应力激增,并且48~60 d内耦合应力增长速率最快。随着温度的降低,-1.95℃为洞顶和洞底的拉应力激增点,洞腰前期拉应力急剧增大,于-3.5℃开始缓慢减小。本次研究揭示了热-力作用下围岩支护结构相互作用的动态全过程,可为寒区隧洞安全施工提供依据。 展开更多

关键词 水工隧洞 围岩-支护结构耦合 热-力作用 力学特性 相互作用机制 数值模拟

在线阅读 下载PDF 职称材料

基于等效渗流力法的深埋隧洞围岩稳定性分析 被引量：4

10

作者 项勋 任旭华 张继勋 《水力发电》 CAS 2022年第12期42-47,共6页

在进行渗流应力分析时,等效渗流力法较流固耦合法具有概念清晰、便于理解等优点。利用FLAC3D内置fish语言提取渗流场总水头分布,采用tecplot对总水头在x、y、z向求导,获取单元平均水力梯度,计算等效渗流力并以外力的形式施加于各单元上... 在进行渗流应力分析时,等效渗流力法较流固耦合法具有概念清晰、便于理解等优点。利用FLAC3D内置fish语言提取渗流场总水头分布,采用tecplot对总水头在x、y、z向求导,获取单元平均水力梯度,计算等效渗流力并以外力的形式施加于各单元上进行渗流计算,并通过算例验证该方法在模拟隧洞开挖渗流工况的有效性和准确性。某深埋引水隧洞渗流工况围岩稳定性分析结果表明,采用堵排结合的工程措施能有效降低衬砌高外水压力,对维持围岩稳定具有重要意义。 展开更多

关键词 深埋隧洞 围岩稳定分析 耦合计算 等效渗流力法 流固耦合法

在线阅读 下载PDF 职称材料

不利围岩条件下竖井泄洪洞动力有限元分析

11

作者 徐大雷 蒋勇 《中州煤炭》 2016年第5期47-50,共4页

根据公伯峡竖井泄洪洞工程实例,利用MIDAS软件建立了有限元模型,并进行了动力计算分析,研究竖向地震作用对竖井泄洪洞地震响应的影响;得出不同高程处的水平与竖向双向地震作用下应力和位移均要比单向水平地震作用下更大,从位移及应力计... 根据公伯峡竖井泄洪洞工程实例,利用MIDAS软件建立了有限元模型,并进行了动力计算分析,研究竖向地震作用对竖井泄洪洞地震响应的影响;得出不同高程处的水平与竖向双向地震作用下应力和位移均要比单向水平地震作用下更大,从位移及应力计算结果说明了竖向地震不可忽视,在结构设计中应重视竖向地震的作用。 展开更多

关键词 地下结构 复杂围岩条件 MIDAS 耦合作用 动力响应

在线阅读 下载PDF 职称材料

滑动构造下高应力“三软”煤层巷道支护技术 被引量：5

12

作者 张鹏 《煤炭科技》 2023年第2期151-155,共5页

矿井因受滑动构造应力影响且处于“三软”煤层地质条件下,煤巷支护十分困难,常常需要频繁返修。为了解决巷道容易变形的问题,通过在煤巷采用不同的支护方式进行对比分析,摸索出一套适合矿井该特殊地质条件下的围岩综合控制技术,采用锚网... 矿井因受滑动构造应力影响且处于“三软”煤层地质条件下,煤巷支护十分困难,常常需要频繁返修。为了解决巷道容易变形的问题,通过在煤巷采用不同的支护方式进行对比分析,摸索出一套适合矿井该特殊地质条件下的围岩综合控制技术,采用锚网索+U36钢棚复合支护方式有效控制了巷道变形速度,实现了长距离巷道不返修,解决了矿井因煤巷变形快严重影响安全生产的问题。同时,该技术的研究与应用也为滑动构造下高应力“三软”煤巷支护提供了借鉴。 展开更多

关键词 滑动构造 三软煤层 围岩变形 索棚耦合支护

在线阅读 下载PDF 职称材料