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

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

在线阅读 下载PDF 职称材料

含软弱夹层复合层状试样力学行为及能量演化特性研究

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

在线阅读 下载PDF 职称材料

深部复合地层围岩与TBM的相互作用及安全控制 被引量：48

3

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

在线阅读 下载PDF 职称材料

泥岩碎屑作为路基填料的吸湿膨胀变形特性

4

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

在线阅读 下载PDF 职称材料

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

5

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

在线阅读 下载PDF 职称材料

深部金属矿山巷道TBM掘进技术应用现状及研究进展 被引量：1

6

作者 刘泉声 潘玉丛 +3 位作者 余宏淦 邓鹏海 陈梓韬 杜承磊 《有色金属（矿山部分）》 2024年第6期25-41,共17页

未来10年,我国将有30%以上金属矿山开采深度达到或超过千米。深部金属矿山开采面临高地应力、高地温、地层多变、采掘强扰动等复杂地质环境,给巷道掘进带来严峻挑战。传统钻爆法巷道掘进非连续作业、效率低、灾害频发,难以满足建设需求... 未来10年,我国将有30%以上金属矿山开采深度达到或超过千米。深部金属矿山开采面临高地应力、高地温、地层多变、采掘强扰动等复杂地质环境,给巷道掘进带来严峻挑战。传统钻爆法巷道掘进非连续作业、效率低、灾害频发,难以满足建设需求,采用隧道掘进机(TBM)进行机械化连续掘进是深部金属矿山巷道建设的未来发展方向。然而,因深部金属矿山独有工程地质特点和巷道掘进需求,TBM技术在深部金属矿山巷道掘进中仍存在一些技术难题和挑战。本文首先总结了TBM技术在深部金属矿山巷道掘进中的三个应用难点:1)缺乏适用于深部金属矿山巷道的TBM适应性选型设计理论;2)缺乏适用于深部金属矿山巷道的TBM高效掘进技术;3)缺乏适用于深部金属矿山巷道的TBM掘进灾害监测预警与防控技术。然后,从六个方面介绍了深部金属矿山巷道TBM掘进技术应用的研究进展:适应性选型与设计技术、刀盘刀具高效破岩理论、掘进性能精准预测与评价方法、小半径转弯和倾斜巷道掘进技术、掘进灾害智能预警与防控技术、智能决策和辅助驾驶技术。上述研究成果为推动TBM掘进技术在深部金属矿山巷道中的广泛应用,实现深部金属矿山巷道快速掘进指明了发展方向。 展开更多

关键词 深部金属矿山巷道 隧道掘进机 采掘失衡 适应性选型与设计 掘进灾害预警与防控 智能决策和辅助驾驶

在线阅读 下载PDF 职称材料

动态冲击下红砂岩蠕变特性及损伤本构模型

7

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

在线阅读 下载PDF 职称材料

轮胎碎片-砂混合土抗剪性能优化试验研究 被引量：29

8

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

在线阅读 下载PDF 职称材料

轮胎颗粒混合土动力特性参数影响规律试验研究 被引量：26

9

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

在线阅读 下载PDF 职称材料

降雨入渗条件下非饱和路堤变形与边坡的稳定数值模拟 被引量：32

10

作者 王协群 张有祥 +1 位作者 邹维列 熊海帆 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第11期3640-3644,3655,共6页

对于常常处于非饱和状态的路堤在降雨入渗条件下变形问题的数值模拟研究,由于涉及到非饱和土力学,一直是个热点和难点。现有的强度折减有限元法一般仅对强度指标进行折减,但折减后得到的路堤变形场与实际变形场存在一定差异。论文分析认... 对于常常处于非饱和状态的路堤在降雨入渗条件下变形问题的数值模拟研究,由于涉及到非饱和土力学,一直是个热点和难点。现有的强度折减有限元法一般仅对强度指标进行折减,但折减后得到的路堤变形场与实际变形场存在一定差异。论文分析认为,在降雨入渗影响下非饱和路堤不仅强度参数会降低,而且变形参数也会随着应力水平和强度参数的变化而变化。采用基于变模量的弹塑性强度折减法,对不同降雨入渗深度下路堤的变形规律进行数值模拟,并与室内模型试验结果进行比较;同时采用强度折减法和极限平衡法中的Bishop法,分析了不同降雨入渗深度对非饱和路堤稳定性和滑弧变化特征的影响规律。 展开更多

关键词 非饱和路堤 降雨入渗 变形 边坡稳定 数值模拟

在线阅读 下载PDF 职称材料

锚杆锚固对节理岩体剪切性能影响试验研究及机制分析 被引量：36

11

作者 刘泉声 雷广峰 +3 位作者 彭星新 魏莱 刘建平 潘玉丛 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第S1期27-35,共9页

为研究锚杆锚固对节理岩体剪切性能的影响规律及锚杆抗剪作用机制,开展不同锚杆倾角及不同法向应力作用下加锚节理岩体室内剪切试验研究,探究加锚节理岩体在法向力及剪切力作用下的变形和受力特征,对比分析节理岩体锚固前与锚固后的剪... 为研究锚杆锚固对节理岩体剪切性能的影响规律及锚杆抗剪作用机制,开展不同锚杆倾角及不同法向应力作用下加锚节理岩体室内剪切试验研究,探究加锚节理岩体在法向力及剪切力作用下的变形和受力特征,对比分析节理岩体锚固前与锚固后的剪切变形规律,讨论锚杆倾角、节理面法向应力等因素对节理岩体抗剪性能的影响。试验结果表明,锚杆锚固能够有效地增加节理面的黏聚力和内摩擦角,提高节理岩体的抗剪强度;锚杆倾角对加锚节理岩体的抗剪强度及剪切变形规律有重大影响,较大的锚杆倾角有利于发挥锚杆的"销钉"抗剪作用;节理岩体施加锚杆后其剪力–位移曲线存在弹性阶段、屈服阶段及塑性变形阶段3个区段;在锚杆倾角相同的条件下加锚节理岩体的抗剪强度随节理面法向应力的增加而增大。分析试验后试件破坏形态可知,加锚节理岩体中锚杆的屈服破坏主要发生在节理面附近的区段,岩体材料由于锚杆横向的挤压作用,也会在节理面附近发生局部破坏现象。 展开更多

关键词 锚杆锚固 节理岩体 剪切性能 试验研究

在线阅读 下载PDF 职称材料

砂岩裂纹起裂损伤强度及脆性参数演化试验研究 被引量：23

12

作者 刘泉声 魏莱 +3 位作者 雷广峰 刘琪 彭星新 刘鹤 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第10期1782-1789,共8页

岩石起裂强度σci及损伤强度σcd作为岩石重要的强度特征值,其研究对于分析岩石的渐进破坏过程及预测隧洞脆性破坏有着重要意义。首先采用应变分析及声发射监测方法,研究了两组硬质砂岩试样在单轴及三轴压缩过程中的裂纹演化特征。试验... 岩石起裂强度σci及损伤强度σcd作为岩石重要的强度特征值,其研究对于分析岩石的渐进破坏过程及预测隧洞脆性破坏有着重要意义。首先采用应变分析及声发射监测方法,研究了两组硬质砂岩试样在单轴及三轴压缩过程中的裂纹演化特征。试验结果表明,试样的侧向膨胀变形及声发射计数值可以较好地反映其内部的裂纹演化情况,二者随着裂纹的萌生积累都表现出一致的阶段性变化规律。同时通过进一步分析应变及声发射曲线中的阶段性变化拐点,确定了砂岩试样的起裂强度及损伤强度值。其中青砂岩平均起裂强度约为其峰值强度的0.42倍,红砂岩平均起裂强度则约为其峰值强度的0.48倍。最后通过对比不同围压下的试验结果,发现两组砂岩试样起裂阶段内摩擦角均小于其峰值阶段,初始φ0约为终值的1/2。由此定义了可反映岩石脆性程度的起裂摩擦水平φ0/φ,并建立考虑摩擦作用的线性起裂准则。 展开更多

关键词 岩石力学 裂纹演化 裂纹起裂 脆性参数 声发射

在线阅读 下载PDF 职称材料

TBM在煤矿巷道掘进中的技术应用和研究进展 被引量：31

13

作者 刘泉声 黄兴 +2 位作者 潘玉丛 刘滨 邓鹏海 《煤炭科学技术》 CAS CSCD 北大核心 2023年第1期242-259,共18页

TBM工法经济技术优势显著,正成为煤矿巷道快速掘进的一种新方法。但由于煤矿特殊的施工环境和复杂地质条件,TBM在煤矿巷道掘进中面临以下技术挑战:(1)煤矿特殊施工环境下TBM装备和矿井系统适应性设计难;(2)煤系软硬复合地层破岩机理不清... TBM工法经济技术优势显著,正成为煤矿巷道快速掘进的一种新方法。但由于煤矿特殊的施工环境和复杂地质条件,TBM在煤矿巷道掘进中面临以下技术挑战:(1)煤矿特殊施工环境下TBM装备和矿井系统适应性设计难;(2)煤系软硬复合地层破岩机理不清,高效破岩控制难度大;(3)软弱地层挤压变形卡机灾害风险大,灾害预测和安全控制难度大;(4)掘进空间狭小和粉尘水雾干扰严重,TBM掘进过程监测难度大,难以进行掘进参数决策控制和灾害预警。对此,针对TBM装备适应性设计技术,深部复合地层TBM高效破岩理论,挤压变形卡机灾害预测控制方法,掘进过程智能化决策控制技术等开展了系统研究,在TBM安全高效掘进技术方面取得了以下研究进展:(1)论述了针对煤矿特殊施工环境的TBM装备和施工工艺适应性设计技术;(2)开展了TBM滚刀贯入和线性切割试验,揭示了复合地层地应力水平、岩石强度及岩性变化、掘进控制模式、滚刀安装半径等对TBM破岩效率和破岩模式的影响机理,提出了深部复合地层TBM掘进性能评价预测方法和岩体可掘性评价方法;(3)揭示了深部煤系软弱地层TBM掘进挤压大变形卡机灾害孕育发生机理,发展了挤压变形卡机灾害孕育演化及控制过程模拟预测的FDEM(有限元-离散元耦合)方法,提出了挤压变形卡机监测预警方法,形成了TBM掘进挤压大变形卡机“大变径扩挖、掘进参数优化和分步联合支护”综合防控技术体系;(4)提出了TBM掘进过程岩-机作用信息(刀盘刀具-掘进工作面作用、围岩-护盾作用信息)实时感知技术,初步提出了TBM掘进参数自适应智能决策方法。上述研究进展将推动TBM在煤矿巷道建设中的应用和安全高效掘进技术进步。 展开更多

关键词 TBM 煤矿巷道 适应性设计 高效破岩 挤压变形卡机灾害 分步联合控制 掘进参数智能决策与控制

在线阅读 下载PDF 职称材料

求水山隧道下穿机荷高速段新奥法施工有限元计算 被引量：19

14

作者 王义重 李勇泉 傅旭东 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第1期125-131,共7页

结合求水山隧道的暗挖法施工方案,对软土地区浅埋隧道下穿高速公路的施工过程进行了有限元模拟,以用于评价按该施工方案施工时对其上部高速公路的影响。由于该段隧道最小埋深仅4m,且上部还有高速公路车辆荷载,因此,在设计时采用了新奥... 结合求水山隧道的暗挖法施工方案,对软土地区浅埋隧道下穿高速公路的施工过程进行了有限元模拟,以用于评价按该施工方案施工时对其上部高速公路的影响。由于该段隧道最小埋深仅4m,且上部还有高速公路车辆荷载,因此,在设计时采用了新奥法结合管棚工法的方案。有限元建模使用平面应变单元,通过引入应力释放分析步和使用追踪单元等方法充分体现了新奥法的特点,并通过设置耦合和弹簧的方法实现了管棚工法的模拟,在计算中还考虑了开挖顺序和支护顺序的影响。研究结果表明:对于上部有荷载的浅埋暗挖隧道,控制衬砌的水平向变形能改善衬砌环的工作状态,因此,可显著减少开挖引起的隧道顶面沉降,新奥法结合管棚工法可较好地控制该类型隧道开挖引起的地表沉降变形。 展开更多

关键词 新奥法 有限元 管棚 喷锚支护 复合衬砌

在线阅读 下载PDF 职称材料

节理岩体中锚杆剪切力学模型研究及试验验证 被引量：21

15

作者 刘泉声 雷广峰 +1 位作者 彭星新 魏莱 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第5期794-801,共8页

依据最小余能原理,在考虑节理岩体中锚杆剪切变形的基础上,分析了节理面水平剪切位移与锚杆轴向及切向变形之间的关系。结合锚杆受力特点拟定了锚杆屈服模式的判定流程。建立了考虑＂等效剪切面积＂的加锚节理面抗剪强度理论计算模型,... 依据最小余能原理,在考虑节理岩体中锚杆剪切变形的基础上,分析了节理面水平剪切位移与锚杆轴向及切向变形之间的关系。结合锚杆受力特点拟定了锚杆屈服模式的判定流程。建立了考虑＂等效剪切面积＂的加锚节理面抗剪强度理论计算模型,并通过室内物理试验验证了理论计算模型的准确性。讨论了锚杆倾角、围岩抗压强度、锚杆直径、法向应力等因素对加锚节理面抗剪强度的影响规律。结果表明：所建立的锚杆剪切力学模型能够较好的反映锚杆轴向力及剪切力对节理面抗剪强度的贡献;考虑＂等效剪切面积＂的加锚节理面抗剪强度计算结果与试验结果较为吻合;锚杆倾角及围岩抗压强度越大,锚杆轴向力越小,剪切力越大;锚杆直径增大,锚杆轴向力及剪切力都会增大;节理面法向应力会显著影响剪胀效应,法向应力越大,节理面抗剪强度越高。 展开更多

关键词 节理岩体 锚杆锚固 抗剪强度 物理试验

在线阅读 下载PDF 职称材料

重力式加筋土挡墙设计参数的影响分析 被引量：7

16

作者 邹维列 冷建军 +1 位作者 王协群 温家华 《土木工程学报》 EI CSCD 北大核心 2011年第S2期23-28,64,共7页

重力式加筋土挡墙是将传统重力挡墙和普通加筋土挡墙相结合的一种新型挡墙。采用FLAC程序,模拟"先浇筑重力挡墙,后填筑墙后加筋土"的施工顺序,在已完成一个典型重力式加筋土挡墙从墙后填土到墙顶和墙顶堆载完成以后两个阶段... 重力式加筋土挡墙是将传统重力挡墙和普通加筋土挡墙相结合的一种新型挡墙。采用FLAC程序,模拟"先浇筑重力挡墙,后填筑墙后加筋土"的施工顺序,在已完成一个典型重力式加筋土挡墙从墙后填土到墙顶和墙顶堆载完成以后两个阶段数值模拟,掌握其工作性状的基础上,进一步对重力挡墙刚度、墙后填土性质、加筋土工格栅性质、加筋长度和间距等主要影响因素进行数值模拟分析,为设计参数的合理选择提供依据。 展开更多

关键词 重力式挡墙 加筋 设计参数 格栅拉应力 格栅拉应变 土压力

在线阅读 下载PDF 职称材料

基于Grasselli模型的一个新的岩石节理三维粗糙度指标 被引量：12

17

作者 陈曦 曾亚武 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第3期700-712,共13页

岩石节理粗糙度是影响岩体剪切力学特性和渗流特性的关键因素。为了获得一个具有各向异性特征且能够反映节理剪切机制的三维粗糙度指标,采用三维激光扫描仪对4组砂岩节理开展了形貌扫描试验,结合Grasselli模型的思想,提出了一个新的三... 岩石节理粗糙度是影响岩体剪切力学特性和渗流特性的关键因素。为了获得一个具有各向异性特征且能够反映节理剪切机制的三维粗糙度指标,采用三维激光扫描仪对4组砂岩节理开展了形貌扫描试验,结合Grasselli模型的思想,提出了一个新的三维粗糙度指标θ_(R)^(*)。为了验证新指标的合理性,将其与其他3种模型进行了对比,分析结果表明:相较于Grasselli模型、Liu模型以及Tian模型,新模型与形貌测试结果更加吻合。首次提出了迎剪侧视倾角密度函数的概念,并发现Liu模型实质上遵循Weibull分布。相较于Grasselli模型、Liu模型以及Tian模型的理论密度函数,新模型的密度函数与试验实测结果更加吻合,从而证明了新模型的合理性。新的粗糙度指标更为简单,仅考虑迎剪侧视倾角的作用,量纲和物理意义明确,且和节理的粗糙度呈正相关,试验结果也表明新指标能够较好的反映节理粗糙度的各向异性。 展开更多

关键词 岩石力学 节理 粗糙度指标 Grasselli模型 各向异性

在线阅读 下载PDF 职称材料

球形砾石碰撞损伤破碎三维离散元模拟研究 被引量：6

18

作者 叶阳 曾亚武 +2 位作者 杜欣 孙翰卿 陈曦 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第S01期368-378,共11页

落石碰撞损伤破碎和碎片速度对落石运动轨迹准确预测至关重要。为揭示碰撞损伤破碎和碎片速度,采用结晶法及三维离散元建模,针对球板碰撞室内试验,开展球砾碰撞损伤破碎三维离散元模拟。模拟结果表明,球砾损伤破碎模式与室内试验完全吻... 落石碰撞损伤破碎和碎片速度对落石运动轨迹准确预测至关重要。为揭示碰撞损伤破碎和碎片速度,采用结晶法及三维离散元建模,针对球板碰撞室内试验,开展球砾碰撞损伤破碎三维离散元模拟。模拟结果表明,球砾损伤破碎模式与室内试验完全吻合;较高碰撞速度使球砾内部产生径向宏观裂纹和二级宏观裂纹,将球砾破碎成较小块体;二级环向裂纹源于橘子状碎片进一步压缩。径向宏观裂纹的产生导致裂纹数显著增加;基于裂纹数的损伤率随碰撞速度的增加呈3个不同阶段,接触力同样受损伤破碎显著影响;球砾碰撞破碎会产生高速碎片,碎片速度可高达碰撞速度的3.2倍,以等效粒径小于0.11的小碎片为主;碰后碎片速度方向随碰撞速度发生显著变化,变化与球砾碰撞破碎模式相对应。 展开更多

关键词 落石冲击 破碎模式 冲击力 损伤率 高速碎片

在线阅读 下载PDF 职称材料

TBM掘进刀具磨损实时监测技术及刀盘振动监测分析 被引量：15

19

作者 张晓波 刘泉声 张建明 《隧道建设》 北大核心 2017年第3期380-385,共6页

受制于施工环境,TBM(tunnel boring machine)刀具磨损及刀盘振动实时监测问题一直难以解决。基于此,对滚刀和刮刀分别提出了基于电涡流传感器及电阻格栅的磨损实时监测系统,并通过试验建立了输出电压信号与磨损量之间的关系;同时,对吉... 受制于施工环境,TBM(tunnel boring machine)刀具磨损及刀盘振动实时监测问题一直难以解决。基于此,对滚刀和刮刀分别提出了基于电涡流传感器及电阻格栅的磨损实时监测系统,并通过试验建立了输出电压信号与磨损量之间的关系;同时,对吉林引松工程直径为8.03 m的隧道掘进机进行刀盘振动现场监测,并对振动响应进行时域及频域分析。结果表明:在一定地质条件下,随着贯入度的增大,刀盘振动值逐渐变大;刀盘空转频域曲线表现为局部峰值、整体幅值较小的特点,正常掘进时振动幅值明显较大的几个频率范围与刀盘空转时几个波峰对应的频率范围相同,在制作刀盘时其固有频率要尽量避开这几个频率范围,防止产生共振。 展开更多

关键词 TBM 刀具磨损 电涡流传感器 电阻格栅 刀盘振动监测 振动响应分析

在线阅读 下载PDF 职称材料

重力式加筋土挡墙的工作性能和土压力计算 被引量：13

20

作者 邹维列 冷建军 王协群 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第S2期70-75,共6页

"重力式加筋土挡墙"在实际工程中已有不少应用,但由于缺乏对其工作性能的系统研究,目前我国相关规范尚无其设计方法,实际工程中一般根据经验设计,缺乏理论依据。采用FLAC2D程序,模拟一个施工顺序为"先筑墙,后填加筋土&qu... "重力式加筋土挡墙"在实际工程中已有不少应用,但由于缺乏对其工作性能的系统研究,目前我国相关规范尚无其设计方法,实际工程中一般根据经验设计,缺乏理论依据。采用FLAC2D程序,模拟一个施工顺序为"先筑墙,后填加筋土"的重力式加筋土挡墙,分墙后填土到墙顶和墙顶堆载完成两个阶段,分析加筋土工格栅对挡墙的水平位移和墙后填土的水平位移、水平应力的影响;土工格栅拉力及拉应变随墙后填土和墙顶堆载的变化。在此基础上,对采用"先筑墙,后填加筋土"工序的重力式加筋土挡墙墙后土压力的计算方法提出了初步建议。 展开更多

关键词 重力式挡墙 加筋土 变形 应力 土压力

在线阅读 下载PDF 职称材料