结构面分布特征对隧道围岩变形影响的数值模拟分析

结构面对隧道围岩变形及稳定性起着决定性作用。运用三维离散元方法(3DEC)研究结构面分布特征,重点是结构面线密度1/λ、强度和倾角对隧道围岩变形的影响,总结了结构面分布与围岩变形特征的关系。结果表明,在结构面强度较低的情况下,结构面线密度对隧道变形的影响较大,其影响可分为两种情况:①λ≤0.2时,围岩的弯曲变形大于沿结构面的剪切变形,属于应力型大变形;②0.2<λ≤0.4时,沿结构面的剪切变形大于围岩的弯曲变形,属于结构型大变形。结构面倾角主要影响围岩大变形发生的位置。将数值模拟结果与国内工程实例实测变形资料相对比,发现一致性较好。本研究结果对隧道支护结构的设计以及施工设计具有借鉴意义与指导作用。     

爆炸荷载作用下岩石的变形与破坏研究（I）

无论是矿山工程、隧道工程中钻孔爆破效率的提高、工程爆破领域爆破振动参数的预测，还是最近一系列高技术常规局部战争中粘地炸弹对地下坚固目标的破坏，在不考虑岩石中强爆炸引起的光子和电磁辐射等极端效应情况下，都亟待要求对岩石中爆炸引起的应力、变形及其它运动参数和破坏效应作出比较准确的评估。目前对此问题的研究尚只能达到大致的机理及景象的定性认识和描述，定量上的确定存在数量级的误差，尤其是爆炸和冲击的近区。误差更大。其原因在于岩石中爆炸产生的变形和破坏特征，不仅与作用时发生相应的物理及力学运动密切相关，而且强烈地受岩石自身构造缺陷水平及其变化的制约。本文概迷了爆炸作用下岩石的动力变形与破坏研究之现状。研究中考虑了岩石的构造特点及其对基本力学性状的影响，并简述了其研究的新趋向。     

超越3D打印的“炫”技

3D打印方兴未艾,4D打印渐行渐近。在两年前知名的美国TED环球大会上,计算机科学家斯凯拉·迪比茨首次通过视频向外界展示了魔术般的4D打印技术——一根奇特材质的小棍扔到水里后,慢慢扭曲变形成麻省理工学院的缩写字母"MIT"。斯凯拉·迪比茨称,这一新技术的灵感来自于生物的自我复制,他相信机器和建筑很快也能够自我组装、复制以及修复,因为这是自然系统的内在能力。     

程潮铁矿崩落法开采对上覆岩体变形的影响研究

针对程潮铁矿开展工程地质调查,采用离散元分析软件UDEC建立其二维地质剖面模型,在假设其上部水平矿房未开采的条件下,模拟了程潮铁矿无底柱分段崩落法开采-480 m、-500 m相邻分段的过程,研究单一分段及相邻分段开采导致的围岩“冒落带、导水裂隙带”的分布规律及范围,探索程潮铁矿单分段矿房开采时其上覆岩体形成的导水裂隙带高度范围y随采长x的变化函数,分析无底柱分段崩落法不同分段矿房开采对于上覆岩体变形及影响机理,为类似开采技术条件矿山安全生产提供参考。     

移动式环保公厕车防震抗风安全性研究

移动式环保公厕车工作地点范围广、环境复杂,且没有地基固定,要求其具有特别高的抗地震能力、抗风载变形能力。利用有限元仿真的方法,研究了移动式环保公厕车在不同地震载荷、风力载荷条件下的变形和应力状况,分析了地震载荷和风力载荷对移动式环保公厕车破坏程度和破坏机理,对比了单一载荷作用与复合载荷作用的区别,从而为移动式环保公厕车使用环境的选择、安全检查的合理安排等提供有力的参考依据。     

1种改进的流变模型在层状覆盖层坝基上的应用*

为了深入剖析深厚覆盖层中各层岩土体的流变性对大坝安全稳定的影响机理。探索新的流变元件模型H-KS以适应层状覆盖层坝基,借助Comsol建立数值模型,计算青湾坝安全稳定指标,分析坝基流变对大坝整体的影响。研究结果表明:对于岩性、物理力学性质差异较大的层状覆盖层坝基,采用H-KS流变模型能较好反应大坝应力、变形和渗流实际情况,与监测值对比,误差在5%以内;相比不考虑流变的模型而言,应力、变形分别增大了10%和15.7%,部分增量会影响大坝结构的安全稳定,应予以重视;流变导致大坝整体渗透性降低,粗细粒层孔隙水压力分别减小了约50%和2.5%,加速了流固耦合过程,对于重新评估大坝的渗透性有重要参考意义;由于流变性不同,深厚覆盖层中粗粒土层在变形、应力和渗流方面影响最大,细粒土的贡献相对较小,除了与岩性相关之外,还与土层所处位置、厚度等相关。研究结果可为层状覆盖层上的大坝安全稳定体系的建立提供理论支持。     

急倾斜上保护层开采保护效果的参数敏感度研究

为对急倾斜上保护层开采过程中,保护层开采多参数同时变化时的保护效果变化规律进行量化研究,将被保护层膨胀变形曲线的形态参数作为保护效果考察指标,基于可旋转CCD试验方案进行有限元计算,建立了保护层开采保护效果的响应面模型,得到了不同保护效果指标受多个保护层开采参数变异影响的敏感度。通过对急倾斜上保护层开采实例进行敏感度分析得到:范围相关保护效果指标受保护层开采参数变异影响的敏感度最高,位置相关保护效果指标敏感度次之,卸压程度相关保护效果指标敏感度最小。范围相关保护效果指标中,上部卸压角受侧压系数变异影响最敏感,敏感度为1.70;下部卸压角受层间距变异影响最敏感,敏感度为1.02;倾向保护范围长度受层间距变异影响最敏感,敏感度为-1.89。     

通渭黄土滑坡变形特征及致灾机理分析∗

2019 年 9 月 14 日,甘肃省定西市通渭县发生大型黄土滑坡。通过对该黄土滑坡的现场调查和无人机航测,查明了孕育滑坡的地形地貌、水文地质等条件,对滑坡体的形态特征、结构特征和运动模式进行深入研究,揭示了常家河滑坡的致灾机理。运用高密度电法对滑坡体进行探测,探明滑坡区域的地层结构、滑体厚度、地下水分布及空间展布情况。结合有限元法和严格的极限平衡法计算坡体的稳定性,得到降雨条件下滑坡坡体的最大剪应变区域分布及斜坡稳定性随着降雨持时的变化规律。研究结果表明：(1)通渭滑坡整体形态呈圈椅状,分为 3 个典型破坏区域,形成大量垂直陡坎,黄土滑动厚度约为 8~50 m;(2)通渭滑坡属“牵引?推移”式顺层滑坡,运动方式为“坡脚失稳牵引?中部受阻滑移?后部失稳推移”;(3)地下水多为裂隙岩溶水,地层结构不明显,早期地震等地质构造活动对地层形状影响较大;(4)黄土斜坡稳定性受降雨持时影响持续降低,斜坡最大剪应变区域多分布于斜坡中上部, 且从泥岩接触面向坡面发展;(5)降雨是触发通渭滑坡的最直接因素,冲沟发育、河流侵蚀与农业生产活动是重要的孕灾条件。     

高填方多级挡墙路堤变形及稳定性分析

针对高填方路堤回填料分层碾压施工中呈现出超固结、剪胀和时间相依等复杂变形特征,以高填方多级挡墙路堤为例,通过现场勘查、室内试验以及变形监测获得回填土石料的力学性质,分别采用摩尔库仑、修正剑桥以及基于下负荷面的弹粘塑性二次开发本构模型,逐步表征路堤回填料的超固结、剪胀以及时间相依变形行为,并结合单元试验以及现场沉降监测数据反演综合确定三种本构模型材料,对比分析三种本构模型模拟高填方路堤施工及工后变形的差异,最后利用有限元强度折减法分析该高填方多级挡墙路堤的稳定性。计算结果表明:在路堤填筑初期(21 d),基于下负荷面的弹粘塑性模型和修正剑桥模型相比摩尔库仑模型考虑了先期固结应力,计算沉降量结果稍小;随着施工填筑的进行(100 d),一旦超过先期固结应力后,三种模型的沉降量变化逐渐接近;随着时间的增长,仅基于下负荷面的弹粘塑性模型能计算路堤的长期沉降,预测该路堤顶10 a工后沉降17 cm,满足工后沉降要求;同时发现路堤水平侧移呈“S”型内倾的变化特点,且通过有限元法强度折减计算得到边坡稳定性最小安全系数和最危险滑动面,均满足边坡稳定性要求,路堤边坡的失稳预警位移为4.6 cm。