热固耦合下裂隙产状对导热系数影响的模拟分析

为了研究裂隙产状对岩石导热系数的影响,通过模拟立方定律建立了裂隙产状与导热系数间的关系.利用多场耦合分析软件Comsol Multiphysics建立四种不同的裂隙几何模型,施加温度边界条件后,得到了不同裂隙产状下的模型整体导热系数.结果表明:裂隙对热传导有明显的阻碍效果,增大裂隙开度,模型整体导热系数呈幂函数形式减小;增大裂隙倾角,导热系数呈线性增长规律;减小裂隙数量,增大裂隙表面粗糙度,导热系数呈现增大趋势.

极差分析法在隧道支护优化设计中的应用

近年来越来越多的人工智能技术被应用于隧道辅助设计,然而大部分隧道数据量不足以支撑构建准确度较高的模型。为此,本研究首先基于以往施工中的少量支护数据,分析了各围岩特征对于支护材料的影响程度。进一步依据极差分析结果,绘制围岩特征与支护材料关系曲线,通过拟合曲线方程,分析了各围岩特征与支护材料相关性。随后,通过2个案例对比了极差分析插值和拟合曲线的支护参数预测结果,认为极差分析与实际支护方案较为接近。

基于多任务学习的公路隧道支护方案优化分析

为提升公路隧道施工过程中支护设计的实时性和合理性,以浙江省龙丽温高速典型隧道的围岩地质特征和支护方案为研究背景,分析围岩特征与支护参数的相关性,确定了以围岩风化程度、坚硬程度、岩体完整程度、地下水状态、围岩稳定情况为输入围岩特征,锚杆间排距、锚杆长度、喷砼厚度、钢拱架型号为输出支护参数的多任务学习模型结构。针对多任务学习模型预测的支护参数,采用层次分析法对比评价了预测与实际支护参数。结果表明预测支护参数综合得分高于实际支护参数,更为优秀。研究方法及成果为实现公路隧道快速支护方案选型和评估有较大参考价值。

煤矿深井巷道掘进全过程围岩变形破坏原位测试

传统研究对于煤系地层巷道围岩的变形破坏监测均在掘进面后方进行,无法获得巷道掘进全过程的围岩变形,更缺乏对煤矿深井巷道掘进全过程中围岩变形破坏规律的认识。为此,针对济宁三号煤矿深井巷道,通过超前布置监测断面,首次获得了煤矿深井巷道掘进全过程的围岩变形破坏规律;利用考虑体积应力的改进横观各向同性应变软化模型对巷道开挖全过程的围岩变形破坏特征进行分析。研究结果表明:在济宁三号煤矿七采区巷道地质条件下,浅部围岩的累计变形量和变形速率均大于深部围岩;巷道掘进全过程中,围岩变形随掘进面的推进经历了缓慢增长、迅速增长和变形稳定3个阶段;变形稳定后围岩松动圈深度约为1.0 m;巷道两帮围岩位移与破坏深度均在控制范围内,顶底板围岩破坏相对严重,并给出了相应解决方案。研究成果可为揭示煤矿深井巷道掘进围岩的变形破坏规律以及合理确定支护方案和参数提供重要的科学依据。

含层理砂岩热膨胀系数的试验研究

在放射性核废料处置、地热能源开采以及地下油气储存等工程中,热量的传递将会在很大程度上改变岩土材料的力学性质,因此,岩土体及缓冲材料的热力学参数,包括热传导系数、热膨胀系数、比热容对工程设计以及安全性评价有着至关重要的作用。利用自主研制的岩石膨胀系数测试仪对含层理砂岩进行了热膨胀系数试验,研究了岩石轴向和径向热膨胀系数的变化规律,结果表明:对于含水平层理岩样,随着温度的变化,当膨胀均匀后,轴向热膨胀系数约为14×10^(-6)℃^(-1),而径向热膨胀系数约为9×10^(-6)℃^(-1),前者约为后者的1.56倍,表现出明显的各向异性;相比于含水平层理岩样,含竖直或倾斜层理岩样的轴向膨胀系数未见显著差异,但径向热膨胀系数明显增加;相同温度下,径向热膨胀系数从大到小的顺序为:竖直方向、倾斜方向和水平方向;由于岩样中沉积层的存在,砂岩与沉积物质的膨胀性能并不相同,这将导致岩样的轴向和径向热膨胀系数表现出各向异性。该研究成果对于岩体的热-力耦合特性研究具有一定的参考意义。

浙江省公路隧道科技成果回顾与展望

为促进浙江省公路隧道工程建设中科技创新成果的推广和应用,回顾数十年来浙江省公路隧道建设的发展历程,总结浙江省隧道工程领域的科技成果及其应用情况,包括特殊隧道建设技术、安全节能运营技术和隧道养护技术3方面代表性成果。然后,分析浙江省公路隧道领域在钻爆法施工质量缺陷、钻爆法机械化信息化程度低、TBM/盾构法占比低、智能新技术应用少、预防性养护与装备技术应用滞后等方面的短板。最后,提出未来浙江省隧道工程安全、智能、绿色3大重点发展方向。

上方基坑施工既有隧道变形演化特征分析

随着城市地下空间利用率越来越高,既有隧道上方基坑的变形特征对于施工安全和支护设计具有重要的指导意义。依托杭州天目山路改造项目,基于基坑与下方既有隧道的监测数据,分析了基坑施工过程中本基坑及旁侧基坑的地表沉降等特征规律,并监测获得了下方既有隧道在基坑施工过程中道床沉降变形的一般规律。结果表明,合理的围护结构可以有效控制基坑周边沉降变形,在上方基坑加固阶段,下方既有隧道受影响最大,产生了较大的沉降变形,而加固后的施工阶段变形反而较小。研究结果对于施工设计与风险控制具有参考意义。

深井巷道掘进围岩演化特征模拟与扰动应力场分析

深井巷道围岩扰动应力场与开挖扰动区的形成密切相关。然而,受现场地质条件和监测技术制约,尚难以准确获得围岩扰动应力的演化过程。为此,首先通过原位监测得到深井巷道围岩开挖扰动区的演化特征;然后,基于监测结果利用反分析的方式构建能较为准确地模拟围岩开挖扰动区演化特征的数值模型;最后,通过这一模型分析了深井巷道掘进过程中围岩扰动应力场的演化特征。研究结果表明:当工作面未掘进至监测断面时,由于工作面前方岩体空间约束,测点应力值基本没有变化;当工作面掘进过监测断面后,巷道帮部、顶底板的主应力大小和方向均发生了变化;通过对比扰动应力场与原位监测得到的开挖扰动区的演化特征,发现两者的部分演化特征较为相似。

基于模型试验的深部煤层合理停采线结构分析

为分析合理停采线的结构,以存在深部煤层回采情况的济宁三号煤矿为背景,通过模型试验的方法,监测上方工作面回采过程中,垂直于回采方向的下方巷道围岩的扰动特征。试验过程中综合运用PAC声发射仪、静态电阻应变仪、数字散斑等仪器,得到下方巷道围岩声发射事件发展、应变量以及巷道整体变形量。模型试验监测相似材料试样单轴压缩过程中的声发射特征,发现声发射结果可以反映相似材料试样的破坏规律;认为停采线结构应包括受影响巷道的开挖影响区范围l_1、工作面回采的采动超前影响区范围l_2,以及避免两区域相互影响的最小安全间距l;通过监测上方工作面回采过程中,下方巷道围岩内的应变及声发射特征得到了l,l_1和l_2的范围,并通过数字散斑监测了上方工作面回采过程中下方巷道的整体变形量。