考虑拱效应的复合地层盾构隧道开挖失稳分析

根据盾构隧道开挖面的特点,考虑不同地层、不同隧道埋深条件下土体成拱效应,基于Paik圆弧拱理论建立失稳土体三维极限平衡理论分析模型。将经典三维楔形体模型改进为垂直面水平面均考虑拱效应的失稳土体三维模型,模拟盾构隧道开挖时前方土体的影响范围和影响大小,将上覆土压力计算方法扩展为三维形式,并采用土体条分法给出失稳土体极限平衡公式。最后利用MATLAB编程将模型计算结果与离心试验及其他理论模型进行了对比验证。结果表明:本文力学模型结果与离心试验结论更接近,可更准确地应用于开挖面最小支护压力参数的确定。

大型高拱坝嵌深对坝肩块体稳定性的影响分析

结合古学拱坝坝肩不同嵌深设计方案,利用刚体和有限元极限平衡法,对坝肩块体进行稳定性分析,研究了高拱坝嵌深变化对坝肩块体稳定性的影响规律。结果表明,拱坝嵌深的增加会产生块体体积、滑面面积减小和拱推力增加两种效应,分别增加和降低块体稳定性,因此坝肩块体抗滑稳定安全系数随嵌深增加呈现出持续增大、持续减小、先增后减、先减后增4类变化趋势。经比选,推荐古学拱坝采用左岸嵌深36.5m、右岸嵌深40.5m的中嵌深方案。

小米醋博物馆砖穹顶结构设计

山东省淄博市小米醋博物馆的入口大厅采用了砖穹顶结构。利用有限元分析软件对砖穹顶结构进行计算,对不同母线形状的结构方案进行了比选,分析了结构底部设置的3处拱形门洞对结构内力的影响,并采用极限平衡法对结构进行校核,得出了穹顶结构的主要自振模态以及在地震作用下的动力特性。对结构在不同施工阶段的受力进行了分析,建立了精确的砌砖模型,对整个施工过程进行指导和把控。详细介绍了穹顶结构的排砖方式,对传统砌砖工艺进行了改良,以达到结构受力与建筑美观的巧妙结合。结果表明:静力作用下结构底部的门洞顶出现拉应力集中,各门洞顶之间形成了环向拉应力;地震作用下结构中部以及未开洞一侧底部的拉应力值较小且分布均匀,靠近门洞底部的结构拉应力显著增大。

考虑主应力偏转和土拱效应的干砂盾构隧道掌子面极限支护力计算方法研究

深埋干砂盾构隧道在施工过程中存在显著的土拱效应,如何确定考虑土拱效应的隧道掌子面极限支护力至关重要。基于极限平衡法和楔形体理论,提出了一种多层抛物线承载拱模型。根据隧道不同埋深下掌子面失稳破坏的特征和土拱类别,将隧道状态划分为浅埋隧道、过渡隧道和深埋隧道。考虑多层抛物线承载拱区域主应力偏转角和侧向土压力系数的连续性,并假定抛物线承载拱为满足合理拱轴线三铰拱结构,推导了过渡区和深埋区多层抛物线承载拱荷载传递的计算公式,进而通过极限平衡法计算得到掌子面极限支护力。将本模型计算结果与已有理论模型、模型试验和数值结果进行对比,验证了本模型计算得到的掌子面极限支护力和失稳破坏区的合理性。最后,通过参数分析讨论了土体内摩擦角对隧道浅埋和深埋分界线以及极限支护力的影响。该研究成果可为深埋干砂盾构隧道极限支护力的预测提供理论依据。

三软煤层回采巷道矿压规律及支护技术研究

通过现场实测获得了白坪煤业三软煤层回采巷道变形破坏特征规律,采用极限平衡拱理论,分析确定了三软回采巷道锚网(索)+U型棚支护参数。经过现场试验,表明该支护方案能有效控制三软煤层围岩巷道变形。

浅论拱坝坝肩抗震稳定

本文从拱坝震害,分析了拱坝抗震的特点、薄弱部位和坝肩动力失稳的过程,指出了拱坝坝肩抗震稳定分析与边坡稳定分析的不同之处,探讨了失稳安全系数的定义和意义,最后,回顾了基于现行抗震规范要求的刚体极限平衡方法并指出了其局限性,以及“九五”攻关期间所采取的改进措施,提出了更切近实际,能反应拱坝抗震稳定诸特点,从概念和方法上都有别于传统的刚体极根平衡法的新的拱坝坝肩抗震稳定分析方法,以及与之相配套的以坝体为主体的坝肩岩体稳定的工程安全准则。

高拱坝坝肩稳定分析中拉裂面的作用机理研究

在拱坝坝肩稳定分析的刚体极限平衡法里,一般认为滑移体拉裂面完全脱开,不考虑其上的岩体抗力,对高拱坝而言,这种做法可能使稳定分析过于保守。基于三维有限元分析的多重网格分析方法,可以将三维有限元分析成果投影到任一滑面网格上,进而求得其上的应力分布及合力,以及滑面和滑块的安全系数。利用此方法对溪洛渡高拱坝工程的坝肩关键滑块的分析研究表明,直至超载3倍时,虽有部分区域受拉,拉裂面就合力来说仍处于受压状态,故拉裂面提供的抗力在较大荷载变幅内是可资利用的。计算表明计入拉裂面岩体抗拉力后,块体稳定安全度有显著的提高。

考虑土拱效应预应力锚拉桩土压力研究

针对预应力锚拉桩设计中土压力计算模式存在的问题,借鉴工程设计中的点锚和格构锚原理,提出了一种新的计算方法——基于三维土拱效应的土压力计算模式。利用土条极限平衡原理,推导了作用在桩及挡板上的土压力,建立了表征土压力强度的1阶线性微分方程,得到了沿桩身轴线的土压力分布曲线,并从参数φ和δ的变化对土压力的影响方面,与《重庆市地质灾害防治工程设计规范》[1]和《建筑边坡工程技术规范》[3]的计算结果进行了对比分析,结果表明桩板上所受土压力沿桩板竖向呈锯齿状分布,土压力强度计算值远小于规范计算值;δ的变化对土压力有明显影响,工程设计中不应忽略δ对减小土压力的贡献;考虑土拱效应更符合工程实际受力特性。

拱坝坝肩抗震稳定分析

高拱坝坝肩抗震稳定分析是建于地震高烈度区的高拱坝抗震设计的关键课题之一 .本文将传统的用于块体稳定分析的刚体极限平衡方法和有限元计算分析相结合 ,求解拱坝坝肩抗震稳定问题 .具体作法是 :有限元网格剖分时 ,尽可能布置有限元节点于拱坝坝肩的可能滑动块体表面 .完成有限元静动力分析后 ,将块体表面各节点的静动应力进行积分 ,求出块体拱推力、作用于块体上的地震荷载等 ,然后由刚体极限平衡法求拱坝坝肩抗震稳定安全系数 .上述方法的特点是能充分利用有限元和刚体极限平衡两种分析方法的优点 ,可以提供安全系数时程曲线 ,安全系数的定义与现行规范一致 。

基于刚体极限平衡法的反拱底板稳定性研究

基于两个反拱水垫塘工程实例模型试验研究,在运用刚体极限平衡法定量研究拱座稳定性的基础上,结合有限元分析方法定量研究反拱底板局部稳定性,相对于以往假定拱端推力进而研究反拱底板局部稳定性更加合理,并得出以下结论:在相同运行工况下反拱底板极限抗力大于平底板的1.7～3.3倍;系数β(弦长和反拱半径的比值)越大,边缘板块抗力减小,中间板块抗力增大。在相同或相近β的情况下,极限抗力随板块数增多有增大的趋势。

济宁三号煤矿坚硬顶板条件快速掘进支护参数优化

为了解决坚硬顶板条件下巷道掘进效率低的问题,以济宁三号煤矿183_(下)05工作面回采巷道为研究对象,理论分析了该地质条件下的极限平衡拱矢高的范围,借助FLAC^(3D)数值模拟软件,研究了不同支护参数下巷道围岩应力分布特征、围岩位移特征、塑性区分布规律,并根据数值模拟结果和现场实践,优化了巷道支护参数,在保障巷道围岩安全的前提下提高了巷道掘进速度。

大岗山水电站拱坝坝肩抗滑稳定分析

根据大岗山拱坝坝址区断层、岩脉、裂隙等结构面的分布状态,确定了坝基处断层、岩脉的加固和防排水措施。采用刚体极限平衡法,计算分析了大岗山拱坝坝肩静力抗滑稳定安全系数,并对其进行了分析评价。结果表明,除右岸块体R2在帷幕部分失效工况下剪摩安全系数略小于标准值外,其余均满足控制标准;总体而言,左岸控制性块体安全系数大于右岸。对于安全系数较低块体,建议加强锚固及防排水措施。

基于坝—岩基—水耦合解析的坝肩动力稳定分析

为了模拟三维状态下坝、岩基、库水的动力相互作用机理,研究提出了基于坝—岩基—水耦合的三维有限元分析方法。通过分析坝—岩基—水耦合动力相互作用理论,给出了坝—库水体的耦合条件、坝—岩基—库水的边界条件以及地震时粘性边界的分析方法。以某拱坝工程为实例,应用耦合三维有限元方法计算了拱坝及滑裂面应力分布,采用有限单元法和刚体极限平衡法,计算了坝肩各处的抗滑稳定安全系数。结果表明:最大拱向应力、梁向应力均出现在下游面,分别为1.43 MPa、1.50 MPa,在材料可承受的范围内。通过有限元法计算得到的拱坝坝肩岩体抗滑稳定安全系数为2.78~3.23,通过刚体极限平衡法计算的抗滑稳定安全系数为2.89~3.43,两者相差很小,说明该计算方法是有效的。研究成果可为拱坝坝肩抗滑稳定分析提供参考。

基于三维地质解析的拱坝拱座抗滑稳定分析

在充分考虑滑裂面阻滑力影响的基础上,建立拱坝拱座滑体区域三维地质模型,进行三维极限平衡分析。在不同高水位工况下,分析地质结构面发育特征及其与坝体空间位置关系,获取危险滑块组合,得出块体要素及地质条件等相关数据,保证抗滑稳定计算边界条件的精准度。同时,将平面地质解析结果三维数字化,可直观表达危险滑块的稳定性与地质构造的关联性,便于拱座稳定与地质条件的综合分析。淋溪河水电站拱坝实际工程应用表明,该方法对拱座的抗滑稳定分析结果合理有效。

东庄拱坝坝肩三维抗滑稳定分析

结合东庄拱坝设计,利用三维设计模型分离拱坝一定高程范围内的潜在滑动的危险块体,建立恰当的三维坐标系,采用刚体极限平衡法计算拱坝坝肩抗滑稳定,证明该方法计算效率高,结果准确,简单易行。

应用三维多重网格法的极限平衡法分析锦屏一级拱坝右岸坝坡稳定性

对锦屏一级拱坝右岸坝肩采用非线性有限元分析方法,进行三维弹塑性数值模拟,通过使用多重网格法,在任意滑动面上(平面或曲面)对有限元应力计算结果进行转换,计算得到滑块体的安全系数。弹塑性计算结果表明,基本工况条件下,左岸坝肩的最小安全系数为4.88(大于3.5),出现在温降工况下1 740 m高程处;右岸坝肩的最小安全系数为3.41(小于3.5),出现在温升工况下1 710 m高程处。该结果表明对右岸坝肩采取一定的加固措施是有必要的。

断层f_2对锦屏左岸坝坡静力稳定性的影响

利用分块极限平衡法分析锦屏左岸由断层f5及f2形成的多刚体模型,并与单刚体模型做了对比。对多刚体模型,充分研究了断层f2对左岸坝坡稳定性的影响。结果表明,断层f2对左岸坝坡稳定性的影响显著,多刚体模型比单刚体模型更适用于锦屏左岸的地质情况。建议在对f5进行混凝土置换加固的同时,也对断层f2进行混凝土置换、加固、灌浆等处理,以提高坝坡的稳定性。

木瓜煤矿10-215工作面运输顺槽支护设计

合理的巷道支护是保障工作面高产高效生产的重要因素,直接影响着巷道围岩的变形程度及井下的安全。以木瓜煤矿10号煤层10-215工作面实际地质情况为背景,利用多种理论计算的方法确定合理的锚杆支护方案,并在生产实践中取得了良好验证,为类似条件下的回采巷道支护设计提供了一定的借鉴意义。

浅埋综放工作面运输顺槽支护设计

以某煤矿2号煤层22110浅埋综放工作面实际地质情况为背景,利用多种理论计算的方法确定合理的锚杆支护方案,并对实验巷道进行围岩变形动态监测,发现较原架棚支护变形减少了79%,证明了支护设计的科学合理性,为类似条件下的掘进巷道支护设计提供了一定的借鉴意义。

超浅埋超大跨连拱隧道围岩压力研究

为准确估算超浅埋超大跨连拱隧道的围岩压力,本文将变坡点引入传统围岩压力计算模型,根据实际地形情况,建立了来米坡隧道入洞口围岩压力计算模型。基于极限平衡理论,分析各坡块受力情况,假定围岩压力分布形式,最终获得围岩压力分布情况。基于现场地质情况,建立地层结构模型,获得二衬表面应力进行对比分析,结果表明:(1)将变坡点引入围岩压力计算模型中可以适用于超大跨围岩的复杂地形情况,获得更拟合实际坡面的计算模型;(2)极限平衡理论的计算结果与数值结果有较高的拟合度,将变坡点引入传统计算模型是可行的;(3)围岩压力计算结果显示隧道拱脚和中隔墙顶存在较大应力,施工时应注意支护。