富水黃土圍巖含水量變化隧道穩(wěn)定性影響的數值模擬分析

結合唐山鐵礦的施工過程,利用ansys有限元分析軟件及有限差分軟件flac3d對鐵礦圍巖穩(wěn)定性進行數值模擬研究,分析了鐵礦圍巖的應力、沉降及塑性區(qū)狀況,評價了圍巖破壞機理及穩(wěn)定性。結果表明:隧道開挖后圍巖產生了一定的塑性區(qū)破壞,且地表產生了一定的沉降。由于對該礦山進行了流固耦合數值模擬研究,從研究成果看隔水層有效的阻止了滲流,但開挖擾動引起的裂隙使部分孔隙水從頂板中滲流到采場中,容易導致涌水事故。

為探明地下水對巷道圍巖穩(wěn)定性的影響,結合工程實際情況分析地下水對巷道圍巖的弱化作用;建立圍巖強度與飽和率之間的關系,用fish語言將該關系嵌入到flac流固耦合模塊中,從而建立具有遇水弱化效應的巷道圍巖穩(wěn)定性數值計算模型.研究結果表明:在錨桿支護條件下,有水作用時巷道圍巖變形明顯增大,與實際淋水條件下巷道圍巖變形破壞情況是一致的;在錨桿支護基礎上進行全斷面錨注支護可有效控制地下水影響下巷道圍巖的變形.工程實踐驗證了數值模擬的準確性與錨注支護對于有地下水影響的巷道支護的適用性.

為判定礦山地下采礦巷道圍巖穩(wěn)定性,得出較為可靠的結果,文中運用flac3d有限差分軟件對采礦巷道進行模擬計算,得出在有支護和無支護條件下的變形值;根據《采礦設計手冊》中的變形量的上限值,判定采礦巷道圍巖在沒有支護的條件下是穩(wěn)定的,不需要進行支護。

通過rfpa方法考慮巖石材料的細觀非均勻特性,對深埋硬巖隧洞全斷面一次開挖和分斷面多次開挖進行數值模擬分析,直觀呈現隧道圍巖破裂面位置與形態(tài)漸進破壞誘致失穩(wěn)的演化全過程,并與現場破壞情況對比研究,旨在揭示兩種不同施工過程中應力演化、位移擴展、能量釋放多個特征方面對圍巖穩(wěn)定性的影響及其破壞機制。數值模擬結果表明,隧洞圍巖穩(wěn)定性采用分斷面多次開挖優(yōu)于全斷面一次開挖方式,為應對1#引水隧洞tbm掘進到錦屏山核部強巖爆風險,排引2#橫通道往西洞段采用鉆爆法超前實施導洞方案為最佳。雖然分斷面開挖可以顯著地降低圍巖破壞風險,但不能徹底排除多次擴挖過程中圍巖大塌方的情況,則建議這些洞段直接鉆爆擴挖到位,讓tbm步進安全通過為宜。同時深埋硬巖\"城門型\"隧道的破壞機制是來自側壁破壞為主而拱形部位不存在壓力拱破壞,與淺埋隧道的破壞在拱頂的破壞機制有明顯區(qū)別,對認識隧道破壞機制有重要意義。

深部巷道圍巖穩(wěn)定性數值模擬研究——以某煤礦-648m南翼回風大巷400m的試驗段為研究背景，以數值分析為手段，分析了巷道支護前后應力場、位移場、塑性區(qū)的分布情況，對巷道的穩(wěn)定性和支護參數的合理性做出了評價，并將數值分析結果與現場監(jiān)測數據進行對比，驗證...

為了了解黃土圍巖在浸水后對隧道周圍土體和襯砌結構穩(wěn)定性的影響,選擇西安地鐵二號線南康村—方新村區(qū)間隧道工程,借助有限元分析軟件對計算模型采用施工和浸水兩種工況進行模擬對比,同時結合現場監(jiān)測數據,對黃土地鐵隧道周圍土體和襯砌結構受力及變形特性進行分析研究。分析結果表明:浸水后襯砌整體下沉3mm,地表沉降8.48mm,滿足城市地鐵對沉降的要求;浸水范圍內,浸水后的圍巖最大主應力小于浸水前,浸水范圍以外,前者比后者略大;浸水后圍巖塑性區(qū)面積較浸水前有所增大;浸水后襯砌最大彎矩和最大軸力較浸水前分別增大7%和15%,錨桿全部受壓,基本失去支護效果。短期大量的雨水入侵黃土圍巖,圍巖變形和結構受力都在安全范圍以內,對地鐵隧道的穩(wěn)定性不存在威脅。

文章結合始祖山公路隧道工程,采用數值模擬方法對該隧道施工全過程進行分析,并結合現場監(jiān)測數據對模擬結果進行比較。結果表明:數值模擬結果與現場監(jiān)測數據相近,具有較高的可靠性,通過數值模擬可以有效的反映隧道開挖施工過程中圍巖的變形情況以及可能出現的危險情況,對隧道的施工有一定的指導意義。

以彈塑性理論為基礎,利用通用有限元分析軟件ansys,通過數值模擬方式,分析巖溶隧道圍巖及支護穩(wěn)定性.重點從圍巖應力、位移、塑性區(qū)角度探究既有隱伏溶洞對隧道圍巖及支護穩(wěn)定性影響.研究成果為隧道工程開挖及支護施工提供理論指導和技術支持.

針對2種不同施工順序對地下洞室圍巖穩(wěn)定性的影響,其一是先開挖地下隧道,后修建地面建筑,分析了隧道洞頂的沉降位移、洞室圍巖的變形、塑性區(qū)、拉壓破壞區(qū)等;其二是先修建地面建筑地面建筑先完成,后開挖地下隧道,分析了地下隧道的受力、變形、破壞區(qū)以塑性區(qū)等。通過分析得出了前一種施工順序更為有利的結論。

分岔隧道的施工涉及大跨段—連拱段—小凈距段三種結構型式,工序轉換和結構受力十分復雜。以西北某鐵路分岔隧道為依托工程,采用數值分析的方法,分析得到了隧道圍巖變形、應力狀態(tài)、塑性區(qū)分布規(guī)律以及圍巖可能出現的破壞模式,揭示了受力薄弱和關鍵部位,為分岔隧道順利開挖提供技術支撐,可為類似工程提供參考。

以納溪高速公路敘嶺關隧道為背景,以方形溶洞為例,運用三維有限元方法分析隧道側部溶洞對隧道圍巖穩(wěn)定性的影響。研究結果表明:隨著隧道的不斷推進,右拱腳附近豎向位移和最大主應力有較明顯的增加;拱頂、拱底圍巖變形有朝溶洞方向位移的趨勢;側部溶洞對圍巖的影響范圍大約是2倍隧道洞徑,對1倍隧道洞徑內的圍巖及側部溶洞應及時處理。隧道圍巖位移、應力的變化規(guī)律可為巖溶處理、支護時機提供依據。

公路隧道施工中控制隧道圍巖在開挖后的變形,避免發(fā)生過大變形與破壞,為隧道二次襯砌爭取時間是隧道施工中的關鍵問題。本文采用有限元數值模擬方法,模擬分析某一公路隧道的施工開挖過程,研究在不同的工況條件下,隧道圍巖的穩(wěn)定性,根據分析結果為隧道施工選擇了合理的開挖施工方法,隧道典型斷面的監(jiān)測結果表明采用的施工方法能夠滿足開挖施工的安全及進度要求。

針對tsp超前地質預報技術的不足,通過對反射波信息的精細分析,結合地質勘查資料及現場施工情況,并通過tsp反射信息獲取前方巖體部分力學參數,對隧道圍巖的穩(wěn)定性進行靶向超前數值模擬計算,對比分析不同施工工法下的圍巖位移變化特征、塑性區(qū)及孔隙水壓分布情況。結果表明,相較于二臺階法,三臺階法施工的圍巖拱頂下沉、凈空收斂及塑性區(qū)分布等均較小,二臺階法施工的圍巖變化位移亦在規(guī)范允許范圍之內,圍巖狀況穩(wěn)定,對隧道高風險段施工工法轉換及圍巖穩(wěn)定性的超前分析有一定的參考價值。

本文采用底摩擦試驗方法,再現了不同條件下水平巖層隧道圍巖變形破壞的發(fā)展演變過程,對層厚與水平巖層隧道圍巖變形破壞的關系進行了研究。研究結果表明:水平巖層隧道圍巖變形破壞模式是拱頂和拱肩在重力作用下的離層變形破壞,隧道圍巖的整體破壞不是瞬時發(fā)生的,層厚對于水平巖層隧道圍巖的穩(wěn)定性有很大影響,巖層越厚,圍巖越穩(wěn)定,巖層越薄,越容易變形、破壞,根據研究成果提出了水平層狀隧道圍巖的加固措施建議,可為相似工程的設計與施工提供參考。

在尚家灣隧道施工期間,曾預報并揭露大型溶洞,溶洞的存在給隧道施工帶來極大的安全隱患。以尚家灣隧道為背景,開展數值試驗。通過對比隧道前方有、無溶洞條件下開挖工況,從位移、應力、塑性區(qū)3個方面分析了隧道前方大型溶洞對隧道圍巖穩(wěn)定性的影響。研究表明:對于本工程而言,溶洞對隧道底部和左側拱腰的影響要大于對隧道頂部及右側拱腰的影響;隧道前方存在大型溶洞條件下塑性區(qū)體積隨開挖位置呈指數增長。隧道前方無溶洞條件下,塑性區(qū)體積隨開挖位置呈線性增長,即溶洞的存在大大加速了隧道開挖塑性破壞區(qū)的增長。該研究對巖溶地區(qū)隧道安全施工具有一定的指導意義。

本研究以北洺河鐵礦為工程背景,針對采準切割工作中出現的軟巖交叉巷道,運用flac3d對聯(lián)巷交叉口進行三維數值模擬分析,研究交叉口圍巖的力學、位移和變形破壞演化規(guī)律,并將控制點的位移監(jiān)測值與計算值進行對比分析。研究結果表明:數值模擬方法必須輔以現場監(jiān)控量測,才能客觀正確地反映出地下工程在施工過程中圍巖應力、位移及塑性區(qū)分布等特征,并為施工設計提供有效的參考依據。

采用有限元數值模擬方法,研究露天轉地下開采中次生應力對巷道圍巖穩(wěn)定性影響。分析結果表明,水平應力對圍巖穩(wěn)定性有重要影響,側壓系數大于0.5,水平應力對圍巖產生不利影響;側壓系數大于2.0,不利影響迅速擴大。圍巖中存在鉸接拱結構,圍巖體通過這種結構來承擔上部荷載。

結合廣樂高速公路長基嶺隧道施工工程,利用有限差分軟件flac3d對2條隧道之間巖體中含有溶洞情況下的隧道圍巖穩(wěn)定性進行數值模擬研究。結果表明:隧道開挖后,隧道圍巖分別向隧道內和溶洞內變形,且變形幅度隨著溶洞尺寸的增大普遍變大;隧道圍巖塑性區(qū)分布位置和范圍隨著溶洞尺寸的不同出現明顯的變化;隧道底部圍巖由于拉應力的出現可能使圍巖產生過大的變形和巖體破壞,對其穩(wěn)定性要給予特別的重視。所得結論可為同類隧道的設計、施工和研究提供有益的借鑒和參考。

隧道圍巖穩(wěn)定性分析是該工程領域亟需解決的問題。本文主要針對圓形斷面隧道圍巖穩(wěn)定性進行分析,建立了合適的地質模型,分析了隧道開挖過程中,隧道圍巖與支護結構相互作用力的變化規(guī)律,為今后的相關研究提供了一個思路。

通過建立有限元、離散元兩種數值力學模型,開展開挖跨度對隧道圍巖穩(wěn)定性的影響規(guī)律研究。結果表明:在不考慮洞室形狀影響的前提下,當圍巖按連續(xù)介質假設,且開挖后仍處于彈性應力狀態(tài)時,單純增加隧道開挖跨度對圍巖應力狀態(tài)影響不大;但若開挖后進入彈塑性應力狀態(tài),則單純加大開挖跨度會導致塑性區(qū)半徑大幅度增加,影響圍巖穩(wěn)定。當圍巖按非連續(xù)介質假定時,巖體失穩(wěn)主要呈現節(jié)理面間剪切滑移。開挖跨度增大相當于隧道跨度與巖塊的相對尺度增大,隧道關鍵塊體失穩(wěn)概率加大,對于相同產狀節(jié)理巖體,關鍵塊體出現部位相同;另一方面,跨度增大引起在隧道開挖的應力擾動區(qū)內遭遇節(jié)理的組數增加,組數越多,巖體越破碎,失穩(wěn)概率越大,且失穩(wěn)模式各有不同,增加了支護難度。

公路隧道圍巖穩(wěn)定性三維動態(tài)模擬分析——利用顯式有限差分法，建立了三維有限差分的分析模型，對某公路隧道圍巖穩(wěn)定性進行了數值模擬。結合工程實例進行計算分析，對可能發(fā)生圍巖大變形的部位進行了預測，得到了與實際情況基本一致的結論。

通過曼歇2號隧道中導洞開挖中的地質素描和資料收集,依據掌子面和兩壁出露的地質體的巖性、節(jié)理、巖體結構類型、地質構造特征等綜合特征,沿其走向、傾向和傾角的延伸推斷工作面短距離前方的地質情況,應用赤平投影分析法對正洞的圍巖穩(wěn)定性和邊坡的變形破壞做出定性和定量分析,從而預測兩側正洞的地質情況,對連拱隧道上、下行線正洞的施工予以指導和控制,進而達到短期預報的目的。