不同倾角充-岩组合体三轴压缩力学特性及破坏特征

为探究交界面倾角β对充填体与围岩组合体(充-岩组合体)三轴力学特性影响规律,开展β为0°、15°、30°、45°和60°的充-岩组合体三轴压缩试验,对比分析了不同交界面倾角组合体的力学特性、破坏特征与强度演化规律。试验结果表明:当β≤30°时,组合体的应力-应变曲线可划分为孔隙压密、弹性变形、塑性变形和破坏发展4个阶段,其破坏特征以充填体压剪破坏为主;随着交界面倾角增加,组合体在达到峰值强度后应力陡降,无明显塑性变形和破坏发展阶段,其破坏特征由充填体内部压剪破坏逐渐转变为沿交界面滑移破坏;组合体的峰值强度随着交界面倾角增加先增大后减小,β=30°时峰值强度达到极大值。基于单弱面理论得到组合体滑移破坏的交界面临界倾角为57°~68°,其中β=60°时组合体发生沿交界面滑移破坏,理论计算与试验结果相吻合。

冰岩组合体动态力学特性及裂纹演化特征研究

人工冻结法的富水基岩凿井掘进施工时,人工地下冰与岩体黏结面常受动态冲击作用影响,其稳定性决定了地下工程施工安全。为研究冰—岩复合结构的动态力学性能,采取PFC-FLAC耦合方法构建了SHPB加载系统,分析了冰岩组合体的动态特性与破坏特征,研究了试件微裂纹演化规律。结果表明:组合体试件的动弹性模量受冰岩交界面倾角θ影响较小;动载作用下组合体试件岩石中裂纹从入射端逐渐向冰岩交界面扩展,最终形成与加载方向平行的贯通主裂纹,微裂纹扩展“引导”了组合体的损伤过程;组合体试件的最终破坏形式表现为张拉与剪切复合破坏,其中岩石部分的破坏特征主要受θ影响;θ为0°~45°时,峰值应力相差不大;θ为45°~90°时,峰值应力随着θ升高呈增大趋势。

双护盾TBM过横向软硬交界岩层数值分析

对深圳地铁8号线空推段进行三维数值模拟,研究了双护盾TBM穿越横向软硬交界岩层的力学特征。结果表明:在隧道穿越软硬岩相交的地层时,开挖后处于软岩的一侧洞周围岩变形很大,而处于硬岩一侧洞周位移变化很小;随着软硬交界面角度的变化,衬砌所承受的最大剪应力位置也发生改变,其处于软岩部位中心位置;随着倾角面从0°逐渐变化到90°,衬砌所受最大剪应力逐渐朝着极端不对称方向变化。

双护盾TBM过纵向软硬不均岩层数值分析

文中以深圳市地铁8号线施工项目为依托,利用三维有限差分数值模型,对双护盾TBM穿越纵向软硬不均岩层施工进行了模拟。结果表明:(1)当交界面倾角α=0°时,仰拱最大隆起位移出现在进洞和出洞位置,两侧位移基本对称;(2)当交界面倾角α=45°时,仰拱位移最大,拱顶位移最小;(3)当交界面倾角α=90°时,拱顶位移最大,仰拱位移最小,研究结论可为今后类似环境下的软硬岩层双护盾TBM施工提供一定参考。