单位圆外域到任意开挖断面隧洞外域共形映射的计算方法

将复杂开挖断面为边界的力学问题转化成单位圆为边界的力学问题,是利用复变函数理论开展地下隧洞围岩力学分析的前提。从黎曼存在定理出发,建立了以洛朗级数有限项表示的单位圆外域到任意开挖断面隧洞外域的共形映射函数。根据边界对应原理,将域到域的共形映射问题转化成单位圆周线到任意开挖断面隧洞边界线的共形映射问题。从三角插值理论出发,采用奇偶插值点反复相互迭代对映射函数的求解开展了研究。为快速地进行迭代计算,采用法线逼近法进行计算点(映射点)调整。提出了以映射边界线与实际开挖洞形边界线之间的绝对误差作为迭代计算的收敛条件,保证了共形映射精度。给出了3个开挖断面隧洞映射函数的求解算例,并将研究结果与文献中的方法进行了比较。结果表明,提出的单位圆外域到任意开挖断面隧洞外域共形映射的计算方法具有操作简单、精度高和收敛快等特点。

轻放工作面巷道顶板全锚索支护技术

目前以锚杆-钢带-网-锚索联合支护为主的全煤巷道支护形式在软煤条件下出现了顶板锚杆布置过密和锚索断裂问题。针对此问题提出了轻放工作面顶板全锚索支护技术,并解决了锚索韧性构件问题。该项技术很好地解决了顶板锚杆布置过密和锚索断裂问题,实际应用表明此项技术支护效果良好。

隧洞围岩应力复变函数分析法中的解析函数求解

利用复变函数理论进行地下任意开挖断面隧洞围岩应力分析的前提,是根据围岩应力边界条件方程推导出两个解析函数.从Harnack定理出发,将隧洞围岩应力边界条件方程转化成积分方程;把Laurent级数有限项表示的映射函数引入积分方程中,将以任意开挖断面为边界条件的解析函数求解转化成以单位圆周线为边界条件的求解问题.对积分方程中各被积函数在讨论域内的解析性进行了分析,在此基础上利用留数理论求解了方程中各项积分值,并获得了用来表示任意开挖断面隧道围岩应力的两个解析函数通式.给出了圆形和椭圆形隧道的两个解析函数求解算例,所获得的结果与文献中的结果一致.利用留数理论推导出的两个解析函数通式,适用于任意开挖断面隧洞的围岩应力解析解的计算,且计算过程更为简单,计算结果更为精确.

组合拱梁理论在回采巷道顶板锚杆支护中的应用

锚杆支护组合拱梁作用理论适用于层状顶板锚杆支护设计,据此理论对一回采巷道的顶板锚杆长度进行了参数设计,结合工程实践确定了其他支护参数,围岩位移观测表明试验取得成功。

回采巷道碎裂结构顶板锚杆支护离散元模拟分析

应用离散元数值模拟软件对碎裂结构顶板在无支护、锚杆支护、锚杆锚索联合支护时顶板围岩稳定性进行研究,重点分析顶板冒落形态,同时,进一步对钢带、钢筋梁的支护作用进了力学分析,表明锚杆锚索联合支护是碎裂顶板适宜的支护形式,钢带、钢筋梁等护表材料对于顶板稳定起着重要作用。

浅埋偏压连拱隧道施工力学行为分析

结合诸永高速公路东村2号连拱隧道的设计、施工和地质情况,采用ANSYS有限元分析软件对浅埋偏压连拱隧道的施工过程力学行为进行了二维有限元分析。在不同的埋深情况下,分析了左右两洞不同开挖顺序下的中墙和围岩稳定性,通过对比分析研究,确定了合适的开挖方案。研究结果可供类似条件下的隧道施工参考。

矩形巷道孔边应力的弹性分析

对已有的矩形巷道孔边应力研究成果进行了归纳,并提出其存在的问题。在此基础上,利用隧洞围岩应力复变函数分析法中的解析函数通式和单位圆外域-洞室外域共形映射函数计算方法,计算了不同跨高比和侧压力系数下的矩形巷道孔边应力,分析并获得了其对孔边应力分布的影响规律。给出了原岩垂直应力分量0p和水平分量0?p单独作用下矩形巷道顶板和侧帮中点的应力集中系数,并与相关研究结果进行了比较分析,结果表明,矩形巷道的计算断面与理论断面边界线间的误差对孔边应力计算值有较大的影响。采用共形映射函数计算方法获得的计算断面更逼近理论断面,采用解析函数通式进行围岩应力计算时不产生精度损失,研究成果更接近于矩形巷道理论值,可供巷道设计及围岩稳定性分析作理论参考。

层状结构顶板锚杆组合拱梁支护机制理论模型分析

离散元模拟、物理模拟表明,锚杆支护煤巷层状结构顶板形成组合拱梁结构,锚杆支护机制相应称为组合拱梁作用,据此理论建立组合拱梁平均应力计算公式,该公式可综合反映锚固拱梁厚度、巷道跨度、岩层厚度、完整系数对顶板稳定性的影响,并讨论它们的影响规律,得到的结论符合工程规律。

层状结构顶板锚杆组合拱梁支护机理

对层状结构顶板锚杆支护机理应用离散元模拟、物理模拟方法开展研究,表明锚杆支护回采巷道层状结构顶板形成组合拱梁结构,锚杆支护机理相应称为组合拱梁作用。物理模拟表明组合拱梁纵向载荷、横向载荷与挠度关系曲线存在峰值前和峰值后两个变形阶段,横向载荷首先达到峰值,破坏进一步发展后纵向载荷达到峰值。锚固作用表现为组合拱梁层间离层和错动量减小,提高了组合拱梁峰值后承载力,可变形性得到改善。竖直方向地应力使顶板岩层形成铰接拱结构,水平地应力是拱铰压碎的主要力源。

杭州地铁盾构施工中地表位移及变化规律研究

杭州地铁盾构施工多处在淤泥、淤泥质土等软土层中。在实测数据的基础上，分析了地铁盾构施工地表沉降在纵向和横向上的变化规律、沉降范围以及沉降槽宽度系数和最大沉降量与隧道埋深问的关系。分析结果表明，地表沉降根据沉降大小和盾构机头的位置在轴线方向上分三个阶段，即盾构机到达前0—40m、到达后0～50m和后盾构等三个阶段。以盾构机头为中心，地表沉降的纵向影响范围为前40m、后50m，横向上为左右两侧各20m。盾构施工期间地表位移主要表现为沉降，但也有隆起，盾构到达后的20—50m为沉降发生的主要阶段，后盾构阶段沉降稳定，但也存在部分回弹现象。沉降槽宽度系数随着埋深的增加影响范围增大，而地表最大沉降量则随着埋深的增加减小。文中得到的结论对于杭州等软土地区地铁盾构施工、监测和设计等具有一定的指导作用和理论意义。

大量程引伸计的优化设计

根据理论公式和实际工艺 ,通过MATLAB软件进行结构尺寸优化 ,设计一种量程为 10 0 %应变的大量程引伸计。针对目前引伸计的安装方式不能消除载荷偏心影响 ,且夹持机构易产生附加力矩 ,导致线性度、重复性差 ,大量程测量产生不稳定等因素 。

双参数地基上土钉墙面层土压力计算

土钉墙面层承受部分土(水)压力,文中把土钉墙面层看作是弹性地基上的有限长梁,在试验的基础上,推导了基于双参数地基的成层土层分布的土钉墙面层在土钉拉力作用下的挠曲线、转角、弯矩和剪力方程,并与实测数据进行了比较分析,验证了模型的合理性,得到的解析解基本上可以反映土钉墙面层土压力的分布。在此基础上,探讨了不同土性土层中土钉墙面层土压力的分布。面层土压力在土层的分界面上位移连续土压力突变;作用在软弱土层的面层土压力比硬土层上的面层土压力大;上软下硬型较上硬下软的土层分布更能使面层土压力得到充分发挥;同时文中计算了面层土压力换算成荷载与土钉拉力的比值,面层对于土压力的作用随着深度的增加表现得愈加明显,提出针对不同地区不同深度和不同土性条件下应给出比值的建议值,以使土钉墙的设计更符合其真实的作用机理。文中得到的结论和计算方法对于进一步研究土钉墙的作用机理及设计中如何充分发挥面层的作用等具有重要的理论意义和实际应用价值。

超小型化弯扭组合实验装置的设计

提出了老式弯扭组合实验设备的缺点 ,通过对所测点A、B处应力应变状态分析 ,确立了设计超小型化弯扭组合实验装置的理论基础、设计原则 ,设计出了体积小 ,加载简单 ,结构尺寸合理 。

周边眼聚能爆破参数数值模拟研究

为了研究聚能管壁厚和切缝宽度对聚能爆破效果的影响,采用数值模拟软件ANSYS/LSDYNA建立了单孔爆破几何模型,获得了爆破时应力变化过程,分析了聚能管壁厚、切缝宽度及其与炸药耦合情况对岩石应力状态的影响;建立了双孔爆破几何模型,对比分析了有无聚能管情况下的应力状态。研究结果表明:采用带有切缝的聚能管,炸药起爆后能够优先从切缝处产生聚能射流,增强了周边眼连线上应力场的叠加作用,爆破应力为无聚能管爆破时的1.4倍;非耦合装药条件下,聚能管最优切缝宽度为4 mm;耦合装药时破岩效率高于不耦合装药,最优壁厚为3 mm。

单位圆外域-洞室外域共形映射下任意开挖断面隧洞围岩应力解析解

以地下任意开挖断面隧洞为研究对象,将原岩应力场归化为无穷远处与水平轴呈一角度的均匀应力场,引入单位圆外域-洞室外域的共形映射函数,把目标域中以变量z表示的围岩应力函数转化为映射域中的变量ζ表示.将洞壁的应力边界条件方程转化成Cauchy积分方程,利用被积函数的解析性和留数理论,获得了任意开挖断面隧洞围岩应力函数解析通式和围岩应力解析解.将椭圆形隧洞应力边界条件代入应力函数解析通式,求得的φ(z)和ψ(z)与文献结果一致;以公路两车道隧道为研究对象,利用围岩应力解析解开展围岩应力计算和分析,所获结果符合工程规律;利用ABAQUS软件对隧道洞壁应力进行对比分析,分布规律与解析解结果一致.研究表明,只要给出任意开挖断面隧洞的单位圆外-洞室外域共形映射函数,利用研究成果可方便地开展围岩应力解析计算分析.

深层平板载荷试验确定桩端土承载力和变形模量

以杭州某基础工程为例,对应用深层平板载荷试验确定人工挖孔灌注桩桩端承载力和变形模量进行了分析。试验结果表明,深层平板载荷试验能够较准确的检验桩端土的极限承载力。