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煤矿深部巷道碎胀大变形灾害控制及大变形灾变环境下TBM快速成巷技术 被引量：3
1
作者 刘泉声 刘滨 +14 位作者 唐彬 康永水 卢海峰 朱元广 黄兴 潘玉丛 邓鹏海 孙磊 唐永志 卢兴利 张程远 余宏淦 李培涛 雷一鸣 贾浩男 《煤炭学报》 北大核心 2025年第1期224-244,共21页
随着浅部煤炭资源逐步枯竭,煤炭开采不断向深部发展,我国东部矿区和中西部部分矿区已经进入深部开采阶段。然而,由于深部岩体的高地应力环境及采掘过程的强扰动效应,深部巷道大变形灾害频发,严重制约了深部煤炭资源的安全高效开发。如... 随着浅部煤炭资源逐步枯竭,煤炭开采不断向深部发展,我国东部矿区和中西部部分矿区已经进入深部开采阶段。然而,由于深部岩体的高地应力环境及采掘过程的强扰动效应,深部巷道大变形灾害频发,严重制约了深部煤炭资源的安全高效开发。如何有效控制巷道围岩稳定及提升掘进效率已成为深部煤炭开发面临的重大技术挑战,主要体现在:对深部巷道米级大变形灾变的机理认识尚不清晰;缺乏适用于深部巷道大变形灾害控制的理论与技术;缺乏适应大变形灾变环境的快速成巷技术。针对以上问题,围绕中东部典型矿区深部巷道米级大变形灾变机理、深部巷道大变形灾害控制理论及技术体系、大变形灾变环境下的快速成巷技术等方面展开了系统研究,取得了以下进展:提出了深部巷道围岩应力场和变形破裂导致的围岩结构扰动演化过程的探测表征方法,发展了深部巷道大变形灾变过程模拟分析的FDEM方法,揭示了深部巷道米级大变形灾害孕育形成的破裂碎胀-大位移运动机理;提出了由“应力恢复、围岩增强、固结修复、应力转移-承载圈控制”四项控制原理构成的深部围岩稳定性分步联合控制理论,建立了精准介入围岩结构与扰动应力场演化过程、多重手段分步协同的灾害控制理论与技术体系;研发出深部巷道大变形灾变环境下TBM安全高效掘进关键技术,发展了TBM掘进过程挤压变形卡机灾害预测控制方法,建立了深部煤系地层TBM系统适应性设计理论与评价决策体系。研究成果实现了典型矿区深部巷道碎胀大变形灾害的有效控制和安全高效掘进,解决了深部矿井采掘接替的技术难题。 展开更多
关键词 煤矿深部巷道 碎胀大变形灾害 灾变机理 控制理论与技术 TBM快速成巷
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含软弱夹层复合层状试样力学行为及能量演化特性研究 被引量：1
2
作者 刘学伟 雷俊强 +3 位作者 刘滨 姚文杰 白纪成 刘泉声 《采矿与岩层控制工程学报》 北大核心 2025年第1期126-140,共15页
工程中广泛存在的复合层状围岩的软弱层几何特征(倾角和厚度)对岩体稳定性的影响至关重要。为研究软弱层厚度及倾角对复合层状岩体的力学行为影响,首先,开展了含不同软弱层倾角(0°、30°、45°、60°)和厚度(1、2、3、... 工程中广泛存在的复合层状围岩的软弱层几何特征(倾角和厚度)对岩体稳定性的影响至关重要。为研究软弱层厚度及倾角对复合层状岩体的力学行为影响,首先,开展了含不同软弱层倾角(0°、30°、45°、60°)和厚度(1、2、3、4 cm)的复合层状岩体试样的单轴压缩试验,试验结果表明,随着软弱层倾角增加,试样的峰值强度和弹性应变能密度逐渐下降,但下降幅度随厚度的增加而降低,同时试样破坏模式由非层理面内张拉或整体破坏转为层理内滑移破坏;随着软弱层厚度的增加,试样的峰值强度逐渐减小,试样的破坏模式由沿层理面滑移转为层理面滑移与轴向劈裂的组合破坏模式。其次,通过最大信息系数分析表明,软弱层的厚度和倾角分别为试样力学特性与能量特性的主控制因素。最后,基于能量理论分析并结合峰前弹性应变能比和耗散能比,发现软弱层的不同倾角和厚度导致能量释放模式不同,进而影响试样的破坏模式和强度特征。研究结果揭示了软弱层对复合层状围岩的重要影响规律,对类似岩体的稳定性分析具有实际的参考价值。 展开更多
关键词 复合层状岩石 软弱层 几何关系 力学特征 能量特性
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国产再制造TBM在软岩隧道中的防卡机改造研究 被引量：2
3
作者 张晓平 刘勇斌 +3 位作者 张春瑜 李馨芳 王红武 刘泉声 《隧道建设(中英文)》 北大核心 2025年第2期402-414,共13页
为提升再制造敞开式TBM在软岩隧道中的防卡机脱困能力,以大凉山1号隧道平导为例,通过工程实践对比分析再制造TBM防卡机改造的必要性,提出针对主驱动、支护系统和刀盘扩挖系统的防卡机改造方案。工程实践表明:1)通过更换主驱动减速机,再... 为提升再制造敞开式TBM在软岩隧道中的防卡机脱困能力,以大凉山1号隧道平导为例,通过工程实践对比分析再制造TBM防卡机改造的必要性,提出针对主驱动、支护系统和刀盘扩挖系统的防卡机改造方案。工程实践表明:1)通过更换主驱动减速机,再制造TBM的额定转矩和脱困转矩可提高38%;2)护盾和管棚钻机的改造可实现利用护盾导向孔快速施作超前管棚,一体化齿圈可确保管棚钻机和应急喷射混凝土设备的快速移动和准确定位,形成以护盾、锚杆、钢筋排、应急喷射混凝土和钢拱架相结合的连续封闭支护体系;3)提出边滚刀外移和预留扩挖刀箱的扩挖方案,结合主驱动抬升技术可满足再制造TBM在软弱围岩洞段长距离连续扩挖掘进的需求。通过软弱围岩洞段防卡机处置案例及其整体应用效果,验证了上述防卡机改造方案的可行性及有效性。 展开更多
关键词 敞开式TBM 再制造 防卡机 结构改造 软岩 公路隧道
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引大济湟工程TBM挤压大变形卡机计算分析与综合防控 被引量：41
4
作者 黄兴 刘泉声 +2 位作者 彭星新 雷广峰 魏莱 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第10期2962-2972,共11页
针对青海省引大通河济湟水河(引大济湟)工程频繁遭遇挤压大变形和卡机灾害难题,基于挤压大变形本构模型和全断面隧道掘进机(TBM)卡机事故预测分析理论,提出了挤压大变形和卡机计算方法,进行了引大济湟工程TBM掘进围岩挤压大变形与卡机计... 针对青海省引大通河济湟水河(引大济湟)工程频繁遭遇挤压大变形和卡机灾害难题,基于挤压大变形本构模型和全断面隧道掘进机(TBM)卡机事故预测分析理论,提出了挤压大变形和卡机计算方法,进行了引大济湟工程TBM掘进围岩挤压大变形与卡机计算,结果表明:(1)TBM穿越F5断层区段时,当扩挖间隙为10 cm时,开挖卸荷后护盾所受摩阻力将达到推进系统提供的最大推力,易发生卡机事故;(2)挤压变形、围岩-护盾接触面积和护盾所受摩阻力随停机时间不断增大,停机1 d内增大的速率越来越大,停机后7 d起,围岩流变速率和护盾所受摩阻力增加速率均减缓,直到停机后13 d时,围岩-护盾相互作用达到平衡,护盾所受摩阻力趋于稳定。同时为了防止和控制卡机事故,对该工程后续施工提出了最佳扩挖间隙和许可停机时间等卡机综合防控的3个对策:即扩挖间隙至少要增大到15 cm,此时停机初始时刻不发生卡机,许可停机时间为2 d;扩挖间隙增大到18 cm时,许可停机时间为4 d;扩挖间隙增大到20 cm时,就选取的围岩条件下,停机7 d内TBM基本不发生卡机,7 d后也很容易克服卡机。提出的卡机防控措施对引大济湟工程TBM安全高效掘进具有一定的指导意义,并得到工程实际控制对策的验证。 展开更多
关键词 引大济湟 隧道掘进机(TBM) 挤压大变形 卡机 防控
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深部复合地层围岩与TBM的相互作用及安全控制 被引量：55
5
作者 刘泉声 黄兴 +1 位作者 刘建平 潘玉丛 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第6期1213-1224,共12页
TBM工法因其安全、高效、优质、环保和有利于围岩稳定等优点,将是交通、水利和矿山等重大生命线工程建设的首选工法,而深部复合地层围岩与TBM的相互作用及安全控制是TBM掘进过程中面临的重大基础问题。在回顾研究现状及存在问题的基础上... TBM工法因其安全、高效、优质、环保和有利于围岩稳定等优点,将是交通、水利和矿山等重大生命线工程建设的首选工法,而深部复合地层围岩与TBM的相互作用及安全控制是TBM掘进过程中面临的重大基础问题。在回顾研究现状及存在问题的基础上,紧扣围岩与TBM的相互作用及安全控制这一主题,阐明深部复合地层地质条件与力学行为特征、TBM-深部复合地层相互作用与致灾机理、深部复合地层TBM施工安全控制与系统适应性评价决策等关键科学问题。论述围岩与TBM的相互作用机理及安全控制研究思路,并介绍了部分研究进展。最后简述了TBM在煤矿中的应用与发展趋势,可以预见TBM工法将是未来煤矿超千米深部主要巷道建设的必然发展趋势。 展开更多
关键词 深部复合地层 TBM 相互作用 安全控制 煤矿
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长寿沥青路面结构的层厚设计与分析 被引量：6
6
作者 邹维列 王钊 彭远新 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第3期645-649,653,共6页
介绍和讨论了一种用于重交通长寿沥青路面的层厚设计方法。该方法基于限制沥青层底的拉应变和路基顶面的压应变,采用两个准则来校核所设计的沥青层厚度的适宜性:一是控制设计荷载作用下的最大路表弯沉;二是控制相邻两个无结合料处治的... 介绍和讨论了一种用于重交通长寿沥青路面的层厚设计方法。该方法基于限制沥青层底的拉应变和路基顶面的压应变,采用两个准则来校核所设计的沥青层厚度的适宜性:一是控制设计荷载作用下的最大路表弯沉;二是控制相邻两个无结合料处治的集料层的模量比。采用"等效模量"概念来考虑路基、路面材料的模量随季节的变化;在预测疲劳(与荷载相关的裂缝)和路基变形时,采用了"累计损伤"的概念。给出了广东—梧州高速试验路段长寿沥青路面结构组合设计实例,最后对与疲劳裂缝有关的两个关键问题进行了讨论。 展开更多
关键词 长寿沥青路面 响应模型 累计损伤 等效模量 疲劳极限 疲劳裂缝
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气压辅助土压平衡盾构掘进地表变形规律研究
7
作者 张心悦 张晓平 +6 位作者 许丹 沈婕 张旗 唐少辉 王浩杰 李方毅 周智 《工程地质学报》 北大核心 2025年第1期292-301,共10页
软土地层中盾构掘进引起的地表变形易造成邻近建/构筑物变形开裂,构成安全隐患并产生不利的社会影响。广州市地铁18号线陇枕出入场线是位于软土地层的浅埋隧道,为有效控制盾构掘进引起的地表变形,先后采用全土压平衡模式和气压辅助土压... 软土地层中盾构掘进引起的地表变形易造成邻近建/构筑物变形开裂,构成安全隐患并产生不利的社会影响。广州市地铁18号线陇枕出入场线是位于软土地层的浅埋隧道,为有效控制盾构掘进引起的地表变形,先后采用全土压平衡模式和气压辅助土压平衡模式进行掘进。对比两种掘进模式下的实测地表变形数据,发现当地层气密性良好时,采用气压辅助土压平衡模式能更好地控制地表变形。分析两种掘进模式下的地表变形规律以及影响因素,结果表明:两种掘进模式下,地表变形发展均可分为5个阶段,且地表变形主要发生在第Ⅲ阶段和第Ⅳ阶段;全土压平衡模式第Ⅲ阶段地表变形以沉降为主,采取中盾注浆措施或气压辅助土压平衡模式均会导致此阶段地表隆起,第Ⅲ阶段地表变形量与气压值的线性相关性更高;气压辅助土压平衡模式第Ⅳ阶段地表变形量与盾尾注浆压力、盾尾注浆量、气压值的线性相关性依次增加,皮尔逊相关系数分别为0.53、0.62、0.84,通过调节气压值可有效控制地表变形量。研究结果可为类似条件下气压辅助土压平衡盾构工程的地表变形控制提供一定理论依据和技术支撑。 展开更多
关键词 盾构隧道 气压辅助土压平衡模式 全土压平衡模式 地表变形 气压值
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基于无人机摄影测量技术的钢板桩顶水平位移监测研究 被引量：1
8
作者 解玄 张晓平 +4 位作者 唐少辉 胡敏 王怀义 王夏扬 万忠山 《工程地质学报》 北大核心 2025年第2期679-689,共11页
传统基于全站仪的单点监测方式具有无法反映钢板桩顶整体水平变形、需要布设基准网、人工作业量大等不足之处。无人机摄影测量技术可以直观地反映真实地物信息,具有高精度、高效率,一体化、全自动等优越性能。本文依托湖北省嘉鱼县三湖... 传统基于全站仪的单点监测方式具有无法反映钢板桩顶整体水平变形、需要布设基准网、人工作业量大等不足之处。无人机摄影测量技术可以直观地反映真实地物信息,具有高精度、高效率,一体化、全自动等优越性能。本文依托湖北省嘉鱼县三湖连江大道项目工程,提出了一种基于无人机摄影测量技术的钢板桩顶水平位移监测方法。通过采用无人机摄影测量技术建立钢板桩的实景三维模型,并基于不同时期测点的距离变化监测钢板桩顶水平位移,分析了基坑钢板桩顶水平位移随时间变化的特征规律。研究结果表明,钢板桩顶水平位移量呈现出两端小、中间大的整体趋势。基坑中部水平位移量分别为左端和右端水平位移量的5.85倍和2.09倍。基坑开挖阶段对钢板桩顶水平位移影响较大,平均位移速率高达73.5 mm·d^(-1),加装腰梁和横向支撑结构后钢板桩顶平均水平位移速率降低至18.3 mm·d^(-1),较之于加装之前减小了75.2%。研究成果可为后续类似地质条件下钢板桩的水平位移监测提供借鉴与参考。 展开更多
关键词 摄影测量 无人机 钢板桩 变形监测
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泥岩碎屑作为路基填料的吸湿膨胀变形特性
9
作者 李涵 曾亚武 +2 位作者 汤禧龙 产泉泉 程树范 《长江科学院院报》 北大核心 2025年第2期129-137,共9页
为贯彻落实绿色发展理念,促进红层渣土资源再利用,以甘肃天水地区的红层泥岩碎屑为研究对象,开展压实泥岩碎屑试样的侧限膨胀试验,建立改进的Huder-Amberg膨胀模型,获取试样最终含水率随轴向压力变化的函数,绘制试样压缩模量随含水率增... 为贯彻落实绿色发展理念,促进红层渣土资源再利用,以甘肃天水地区的红层泥岩碎屑为研究对象,开展压实泥岩碎屑试样的侧限膨胀试验,建立改进的Huder-Amberg膨胀模型,获取试样最终含水率随轴向压力变化的函数,绘制试样压缩模量随含水率增大而劣化的曲线,并基于湿度场理论提出一种分层模拟路基吸湿膨胀变形的数值计算方法。研究结果表明:①压实红层泥岩碎屑遇水仍具有较强的膨胀性,最大膨胀应力为120.0 kPa,侧限膨胀率为0.163;②外加轴向压力从最大膨胀应力值降为0时,压实泥岩碎屑试样的最终含水率从20.6%升至40.0%、压缩模量从3605.8 kPa降至34.1 kPa;③分层确定填筑路基的湿度线膨胀系数方法,与不分层法计算相比,路基吸湿膨胀变形更大,用于工程设计更加保守和安全;④泥岩碎屑遇水产生超过相关规范要求的膨胀变形是其不宜直接作为路基填料使用的根本原因,掺入2%的水泥改性可有效解决以上问题。 展开更多
关键词 路基工程 泥岩碎屑 吸湿膨胀 湿度场理论 分层模拟
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复杂地层水下盾构隧道工程难点及关键技术研究与展望 被引量：27
10
作者 唐少辉 张晓平 +5 位作者 刘浩 张亮亮 张健 陈鹏 白坤 吴柯 《工程地质学报》 CSCD 北大核心 2021年第5期1477-1487,共11页
国家经济一体化需求推动了城市交通网络的蓬勃发展,众多水下盾构隧道工程应运而生。特别是进入21世纪以来,一系列长距离越江跨海隧道的建成和投运标志着我国水下盾构施工成套关键技术取得了显著进步。为促进复杂困难地层盾构掘进技术发... 国家经济一体化需求推动了城市交通网络的蓬勃发展,众多水下盾构隧道工程应运而生。特别是进入21世纪以来,一系列长距离越江跨海隧道的建成和投运标志着我国水下盾构施工成套关键技术取得了显著进步。为促进复杂困难地层盾构掘进技术发展,推动越江跨海隧道施工效率提升,本文以近年来已建和在建的代表性大型水下隧道工程为研究对象,从隧道地质环境、盾构施工技术、工程项目管理等多个角度出发,概述了南京长江隧道、济南黄河隧道、南京地铁10号线越江隧道、苏通GIL综合管廊工程、厦门地铁2号线海底隧道等长距离高水压盾构隧道的工程问题和技术难点,梳理了高磨蚀性砂卵石地层、高黏粒粉质黏土地层、高水压强渗透性地层、江底富含沼气地层、海域密集孤石群地层等复杂地质条件下的水下隧道施工成套关键技术,分析了越江跨海隧道工程地质环境复杂化、盾构设备多样化、掘进施工智能化的未来发展趋势。相关研究成果可为后续复杂地质条件下水下盾构隧道工程的勘察、设计、施工等提供理论依据和技术支撑。 展开更多
关键词 水下隧道 泥水盾构 复杂地质 工程难点 关键技术
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苏通GIL综合管廊工程泥水盾构穿越致密复合砂层磨蚀性预测分析 被引量：12
11
作者 张晓平 唐少辉 +3 位作者 吴坚 陈鹏 唐建清 涂新斌 《工程地质学报》 CSCD 北大核心 2017年第5期1364-1373,共10页
高磨蚀性致密砂层中盾构刀具磨损严重制约施工效率。为准确预测大直径泥水盾构刮刀的磨损量与削掘距离寿命,本文采用隧道断面面积统计分析法和分段体积统计分析法对苏通GIL综合管廊工程DK0+0~DK1+780段隧道所穿越的密实复合砂层进行统... 高磨蚀性致密砂层中盾构刀具磨损严重制约施工效率。为准确预测大直径泥水盾构刮刀的磨损量与削掘距离寿命,本文采用隧道断面面积统计分析法和分段体积统计分析法对苏通GIL综合管廊工程DK0+0~DK1+780段隧道所穿越的密实复合砂层进行统计分析。结合典型断面各地层面积权重,分段各地层体积权重及单一地层磨耗系数K得到了隧道穿越密实复合砂层各典型截面和分段上加权平均磨耗系数K'及其变化规律。根据加权平均磨耗系数K'及相应刀具磨损模型,对大直径泥水盾构在密实复合砂层中刀具磨损量及削掘距离寿命进行预测。并将预测结果与类似工程地质条件下南京长江隧道大直径泥水盾构实际施工过程中刀具磨损量及削掘距离寿命进行比较。研究结果表明:加权平均磨耗系数K'随掘进里程增加整体呈逐渐增大趋势,在1778m处取得最大值K'_(max)=18.36×10^(-3)mm·km^(-1);刀具最严重磨损发生在安装直径D=12.07m处。取限定磨损量δ=5mm,对应的削掘距离寿命分别为L_1=1063m和L_2=453m,因此需要进行两次刀具更换。与南京长江隧道泥水盾构刀具实际磨损情况的对比表明预测结果具有较高的可靠性。该研究成果为苏通GIL综合管廊工程及类似地层条件下越江隧道盾构刀具磨损预测及更换提供了一定的理论依据。 展开更多
关键词 泥水盾构 致密砂层 刀具磨损 磨耗系数 刀具寿命
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基于流形元模型的高速远程滑坡碎屑流运动规律与拦挡结构减灾效果研究 被引量：7
12
作者 郜颖超 位伟 姜清辉 《工程科学与技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第6期40-48,共9页
高速远程滑坡碎屑流具有极高的动能和超远移动距离,是一种危害范围广、破坏力极大的地质灾害。为完善高速远程滑坡减灾体系,研究碎屑流拦挡结构的减灾作用,采用数值流形方法对牛圈沟强震诱发滑坡所形成的高速碎屑流运动过程进行模拟,分... 高速远程滑坡碎屑流具有极高的动能和超远移动距离,是一种危害范围广、破坏力极大的地质灾害。为完善高速远程滑坡减灾体系,研究碎屑流拦挡结构的减灾作用,采用数值流形方法对牛圈沟强震诱发滑坡所形成的高速碎屑流运动过程进行模拟,分析其堆积状态及运动特性。通过数值试验研究了碎屑流运动路径上植被覆盖、拦挡墙高度、位置及布置方式对高速远程滑坡碎屑流堆积状态的影响,并对拦挡墙的减灾作用进行评价。模拟结果表明:尽管在碎屑流运动路径上增加植被覆盖可降低碎屑流运动距离,为达到更好的拦截碎屑流的效果,仍需在运动路径上布置拦挡墙,以有效降低碎屑流的沿程位移及远程堆积量;当拦挡墙布置于不同位置时,对滑坡碎屑流有不同的截流阻滑作用,并确定了拦挡墙的最优位置;相对于增加拦挡墙高度,设置多排拦挡墙可更加有效地拦截碎屑流,以减少对下游的危害。 展开更多
关键词 高速远程滑坡 拦挡结构 数值流形方法
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长距离大直径泥水盾构隧道洞内无轨运输优化模型研究——以苏通GIL综合管廊工程为例 被引量：12
13
作者 陈鹏 吴坚 +3 位作者 张晓平 谢维强 孙茂舟 涂新斌 《隧道建设（中英文）》 北大核心 2018年第6期1022-1028,共7页
在无轨运输方式下,随着隧道掘进距离的增长,洞内车辆调度成为制约盾构高效掘进的关键因素。为优化长距离盾构隧道洞内车辆物料运输流程,提高车辆的运输效率,以苏通GIL综合管廊工程为例,对独头掘进5 468 m的长距离泥水盾构隧道进行物料... 在无轨运输方式下,随着隧道掘进距离的增长,洞内车辆调度成为制约盾构高效掘进的关键因素。为优化长距离盾构隧道洞内车辆物料运输流程,提高车辆的运输效率,以苏通GIL综合管廊工程为例,对独头掘进5 468 m的长距离泥水盾构隧道进行物料运输优化,并建立长距离隧道车辆无轨运输优化模型。结果表明:车辆极限运输长度Lmax和车辆投入数目呈正相关关系,投入6辆双头车可以满足本工程独头掘进5 468 m的运输需求;车辆最长滞留时间相比于原方案减少131 min。该优化模型可为苏通GIL综合管廊工程洞内物料运输方案提供理论指导,并为类似工程提供参考。 展开更多
关键词 长距离隧道 大直径泥水盾构 无轨运输 物料运输模型
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土石坝安全监测与有限元模拟 被引量：1
14
作者 王其勇 王义重 +1 位作者 潘孝城 傅旭东 《西北地震学报》 CSCD 北大核心 2011年第B08期274-280,共7页
土石坝的安全监测包括两个部分,一是关于应力的监测,主要是孔隙水压力的监测;二是变形的监测,包括地表沉降、地基深层分层沉降、坝肩水平位移等。实际工程表明,土石坝在填筑施工中出现安全问题时,超孔隙水压力与坝肩水平位移会明显偏大... 土石坝的安全监测包括两个部分,一是关于应力的监测,主要是孔隙水压力的监测;二是变形的监测,包括地表沉降、地基深层分层沉降、坝肩水平位移等。实际工程表明,土石坝在填筑施工中出现安全问题时,超孔隙水压力与坝肩水平位移会明显偏大,结合地表沉降与坝基深层位移监测结果能够对坝体施工安全有效预警。为研究土石坝坝体与软弱地基的沉降、变形规律,取现场原状土样进行室内三轴压缩试验,得到了原状土样的Duncan-Chang模型参数;基于ABAQUS二次开发平台将Duncan-Chang非线性本构模型子程序有效的嵌入其中。通过ABAQUS有限元模拟分析了在各级荷载作用下坝体的应力与变形和破坏区域,通过与监测结果进行比对,显示模型能够较好的反映土石坝的变形趋势。用观测值校准模型参数后,能更准确的反映坝体变形走势。 展开更多
关键词 土石坝 安全监测 Duncan―Chang本构模型 有限元模拟 三轴压缩试验
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动态冲击下红砂岩蠕变特性及损伤本构模型 被引量：8
15
作者 樊赖宇 吴志军 +4 位作者 储昭飞 翁磊 王智洋 刘泉声 陈结 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第6期1608-1622,共15页
为研究岩石在动态扰动下的蠕变特性,在自行研发的冲击扰动蠕变试验装置上,对细粒红砂岩开展了多级冲击扰动蠕变试验,分析了不同蠕变应力与扰动能量下瞬时变形与蠕变行为,结合间接法得到了扰动能量对长期强度的影响。结果表明:动态扰动... 为研究岩石在动态扰动下的蠕变特性,在自行研发的冲击扰动蠕变试验装置上,对细粒红砂岩开展了多级冲击扰动蠕变试验,分析了不同蠕变应力与扰动能量下瞬时变形与蠕变行为,结合间接法得到了扰动能量对长期强度的影响。结果表明:动态扰动在较低的蠕变应力下使试样致密,而当蠕变应力超过一定的应力阈值后加剧试样内部的损伤恶化,其引起的瞬时变形与蠕变应变则随蠕变应力表现出先减后增的规律;随着动态扰动能量的增加,试样的破坏应变越大,但长期强度越低;引入长期强度与扰动能量的相关性、动态扰动单元和扰动-损伤黏性元件,建立了黏塑性扰动损伤蠕变模型,结合试验数据验证了该模型的准确性,该模型可以准确地描述砂岩在静态恒载和动态扰动组合作用下的瞬态变形和蠕变行为。该研究成果对于钻爆法隧道的支护设计以及安全生产具有重要的理论意义与应用前景。 展开更多
关键词 扰动蠕变试验 蠕变特性 动态扰动 损伤蠕变模型
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岩石峰前和峰后能量演化特征及脆性评价研究
16
作者 张旗 张晓平 +1 位作者 常鑫 刘重羊 《工程地质学报》 CSCD 北大核心 2024年第6期2110-2119,共10页
岩石脆性是表征岩石破坏特征的重要参数,建立准确的脆性评价方法对岩土工程具有重要意义。本文总结了目前国内外常用的基于应力-应变曲线表征岩石脆性的方法,并探讨了其适用性,同时采用3种岩石分析了岩石破裂过程中峰前与峰后能量演化... 岩石脆性是表征岩石破坏特征的重要参数,建立准确的脆性评价方法对岩土工程具有重要意义。本文总结了目前国内外常用的基于应力-应变曲线表征岩石脆性的方法,并探讨了其适用性,同时采用3种岩石分析了岩石破裂过程中峰前与峰后能量演化规律及脆性指标。研究结果表明:单轴压缩条件下粉砂岩、大理岩和花岗岩耗散能演化规律分别呈现“■”型、“S”型和“L”型;大理岩峰前脆性指数最小,花岗岩最大,峰后脆性指标粉砂岩和花岗岩相同,大理岩最小;利用全应力-应变曲线,基于能量演化角度,可以较好地表征岩石破裂过程中峰前和峰后的脆性特征,但脆性表征指数不能简单地通过数学计算将峰前和峰后指标合并为一个指标;峰前和峰后岩石脆性指数的关联性尚不明确,合并的脆性指标无法同时有效表征峰前和峰后脆性变化规律,应分别考虑峰前和峰后脆性指标,单独表征分析岩石峰前和峰后的脆性特征和规律。 展开更多
关键词 岩石 应力-应变曲线 能量演化 弹性能 耗散能 脆性评价
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废弃轮胎橡胶颗粒改性膨胀土的试验研究 被引量：40
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作者 邹维列 谢鹏 +2 位作者 马其天 杨迤 左春阳 《四川大学学报（工程科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第3期44-48,共5页
废弃轮胎破碎后与土混合可改善土的工程特性,为提高废旧轮胎的循环利用和解决膨胀土工程问题提供了新途径。取湖北荆州膨胀土,掺入废弃轮胎橡胶颗粒形成改性膨胀土,完成了素膨胀土和改性膨胀土的物理特性、胀缩特性、强度特性试验。结... 废弃轮胎破碎后与土混合可改善土的工程特性,为提高废旧轮胎的循环利用和解决膨胀土工程问题提供了新途径。取湖北荆州膨胀土,掺入废弃轮胎橡胶颗粒形成改性膨胀土,完成了素膨胀土和改性膨胀土的物理特性、胀缩特性、强度特性试验。结果表明,当轮胎橡胶颗粒的掺量(质量百分数)小于23%时,改性膨胀土的液限和塑性指数随掺量的增加而增大,但塑限基本不变;最大干密度较素膨胀土降低,最优含水率基本不变化;改性膨胀土的粘聚力和抗剪强度较素膨胀土明显下降;粘聚力总体上随掺量的增加而减小,但抗剪强度和内摩擦角随掺量的增加变化不大;改性膨胀土的胀、缩性明显减弱,当橡胶颗粒的掺量为23%时,对胀缩特性的改善效果最佳。 展开更多
关键词 废弃轮胎橡胶颗粒 膨胀土 改性 胀缩特性 抗剪强度
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轮胎碎片-砂混合土抗剪性能优化试验研究 被引量：31
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作者 李丽华 肖衡林 +3 位作者 唐辉明 马强 陈辉 孙龙 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第4期1063-1067,共5页
废旧轮胎碎片-砂混合土有诸多优点,作为轻质填料目前已有应用。对轮胎碎片-砂混合土进行系列剪切试验,探讨碎片含量和纵横比、密实度等不同因素对混合土抗剪性能的影响规律。研究结果表明,加入轮胎碎片后,混合土摩尔-库仑包线呈非线性,... 废旧轮胎碎片-砂混合土有诸多优点,作为轻质填料目前已有应用。对轮胎碎片-砂混合土进行系列剪切试验,探讨碎片含量和纵横比、密实度等不同因素对混合土抗剪性能的影响规律。研究结果表明,加入轮胎碎片后,混合土摩尔-库仑包线呈非线性,且随碎片含量增加,抗剪强度、内摩擦角相应增加,非线性特征更明显。通过优化轮胎碎片纵横比、增加碎片含量和密实度,混合土内摩擦角可以增加8%～89%。其他条件相同时,单纯改变轮胎碎片宽度对抗剪性能影响不明显,但纵横比影响很大,对于给定宽度的轮胎碎片,仅有惟一的某个长度值使得混合土内摩擦角达到最大,且最大值可达65°。 展开更多
关键词 轮胎碎片-砂混合土 抗剪性能 内摩擦角 纵横比 碎片含量
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非饱和路堤对加载和降雨入渗响应的模型试验研究 被引量：22
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作者 邹维列 李聪 +2 位作者 汪建峰 邓卫东 王钊 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第10期1512-1519,共8页
在分级加载和人工降雨条件下,分别完成了压实度为85%,90%,96%的黄土路堤和压实度为93%,96%的黏土路堤的室内模型试验,获得了非饱和路堤对加载和降雨入渗的响应规律:①新建路堤随着荷载、降雨次数和降雨量的增大,变形和土压力逐渐增加,... 在分级加载和人工降雨条件下,分别完成了压实度为85%,90%,96%的黄土路堤和压实度为93%,96%的黏土路堤的室内模型试验,获得了非饱和路堤对加载和降雨入渗的响应规律:①新建路堤随着荷载、降雨次数和降雨量的增大,变形和土压力逐渐增加,但加载后各次降雨引起的增加量不大;堤坡的竖向变形比堤身小,侧向变形比堤身大,在距坡脚(1/3～1/2)坡高处,堤坡侧向变形最大;而堤坡之下距离坡脚约1/3坡高附近的土体,侧向土压力随降雨量增大而越来越明显增加。因此堤坡的变现破坏可能首先发生在该区域。②对于上覆荷载小的堤坡部位,若采用具有膨胀性的黏土填筑,压实度不宜过高。③路堤坡脚附近含水率与基质吸力受降雨量影响最大。降雨对路堤的影响深度与降雨量、降雨强度、路堤填料性质、压实度等因素有关,在本次室内模型试验条件下,降雨对甘肃黄土、重庆黏土路堤的影响深度约为0.25m,远小于现场试验的结果。 展开更多
关键词 路堤 非饱和土 加载 人工降雨 变形 土压力 基质吸力
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轮胎颗粒混合土动力特性参数影响规律试验研究 被引量：28
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作者 李丽华 肖衡林 +3 位作者 唐辉明 胡其志 孙淼军 孙龙 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第2期359-364,422,共7页
废旧轮胎碎片颗粒与砂土混合用作路基或挡墙填料、建筑物基础隔震体系等具有质轻、土压力小、减震隔振效果好、耐久性优良、费用低廉的特点。通过室内数字化动三轴试验，重点对比研究了废旧轮胎颗粒含量及围压对混合土及纯砂土动强度、... 废旧轮胎碎片颗粒与砂土混合用作路基或挡墙填料、建筑物基础隔震体系等具有质轻、土压力小、减震隔振效果好、耐久性优良、费用低廉的特点。通过室内数字化动三轴试验，重点对比研究了废旧轮胎颗粒含量及围压对混合土及纯砂土动强度、动弹性模量和等效阻尼比等主要动力特性参数的影响规律。结果表明，在相同围压和动剪应力比条件下，混合土动强度相对纯砂土略有降低（最大降低量约20 kPa，即约8%）；所有配比混合土动弹性模量均小于纯砂，且减小效果显著，最大减小量约22 MPa（即约60%）；混合土等效阻尼比先随轮胎颗粒含量的增大而增加，之后又随之减小，临界含量值介于30%～40%之间，混合土等效阻尼比相对纯砂土最大增加量约91%。结果证实，混合土剪切刚度有效降低，可以发挥减震隔振的优势。 展开更多
关键词 混合土 轮胎碎片 动强度 动弹性模量 等效阻尼比
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