确定土侧应力系数K_0的方法研究

侧应力系数Ｋ０和Ｋ０ｄ是土的重要弹性参数。总结确定土Ｋ０值的各种方法，并介绍利用三轴仪的轴向位移控制测定土的静、动侧应力系数的新方法。

以土体应力状态计算边坡安全系数的方法

土坡的稳定分析一直是沿着条分法的思路发展的。由于对土体应力状态条件的忽视和条分法本身的缺陷,使得条分法得到的安全系数在工程中的应用面临激烈的挑战。土体不同条件下的应力状态表现为K0效应和变化,它对坡体的安全度影响不可忽视。笔者以考虑土体应力状态为条件,应用土的库伦强度定律和摩尔-库伦准则,推导出平面土坡的安全系数计算公式,与条分法的安全系数对比结果说明这种方法具有概念明确、计算简便、定性可靠的重要特点,可以直接提供于工程应用和参考。

重塑黏土侧向应力变化的试验研究

文章通过室内试验,对重塑黏土在不同含水量、不同排水条件和不同加载过程中的侧向应力情况进行了系统研究,分析了影响侧应力系数变化的条件,揭示了重塑黏土侧应力系数的变化规律。试验结果表明:加载情况下,侧应力系数的变化过程与孔隙压力增量的变化过程一致;土体在固结完成时,侧应力系数与饱和度呈正比例线性关系。

隧道掘进面接近地质界面时围岩的应力特征研究

隧道开挖地层中往往呈现出明显的地质变异性,如软硬岩层的不均匀分布等,使隧道开挖后的力学行为十分复杂。本文采用FLAC3 D初步分析了隧道掘进面接近地质界面时围岩的应力状态,并探讨侧向应力、纵向应力、断面形式对围岩应力的影响规律。分析结果表明:当隧道由硬岩往软岩或由软岩往硬岩向地质界面掘进时,掘进面前方围岩均有应力集中现象。隧道无论由硬岩往软岩还是由软岩往硬岩掘进至地质界面时,掘进面前方边墙位置围岩径向应力均随侧向应力的增大而增大,掘进面前方拱顶和边墙位置围岩纵向应力均随纵向应力的增大而增大。马蹄形隧道开挖至硬岩与软岩的地质界面时,掘进面后方边墙位置围岩应力均小于圆形隧道相应位置的围岩应力。

深部高地应力下岩石双孔爆破的损伤规律

为了研究岩石在深部高地应力下的爆破损伤演化规律,基于HJC损伤本构建立岩石双孔爆破模型,采用隐-显式序列算法,综合考虑炮孔间的相互作用、埋深以及侧应力系数因素的影响,设置不同工况条件开展数值计算。结果表明:无地应力条件下,在孔距50~130 cm变化的过程中,发现沿炮孔孔心连线方向的损伤半径逐渐增大,垂直孔心线方向损伤半径逐渐减小;有效破碎面积的变化呈现钟形曲线,存在最佳孔间距d=70 cm使孔间损伤裂纹贯通的同时,有效破碎面积达到最大。地应力工况条件下,在侧应力系数λ=1时,有效破碎面积减小,x和y方向损伤半径均减小,损伤裂纹的扩展受到抑制。而在λ≠1时,损伤裂纹更偏向于地应力较大的方向发育,另一方向的损伤扩展受到抑制。深度即地应力的大小对岩体爆破效果并无线性关系,深度越大,对应侧应力系数下地应力对爆破效果的作用越明显。

某金属矿深部原岩应力测量及地应力场分布规律研究

为了探明某金属矿深部矿体开采区域的地应力状态,准确测量其开采矿体的地应力大小和方向,采用应力解除法,在矿区各中段的巷道内进行地应力现场测试。通过现场实测,得到了矿区5个水平各测点的原岩应力大小和方向,揭示了矿区原岩应力的分布规律。研究结果表明:矿区原岩应力场以水平构造应力为主,各方向应力值随深度增加而增加,岩性的变化对结果影响较小;最大主应力、最小主应力、中间主应力均随深度相对均匀地增长,侧应力系数随深度增加略有减少。

隧道开挖面接近地质界面时围岩位移特征及其影响因素分析

用FLAC3D分析隧道开挖面接近地质界面时隧道围岩变形行为以及侧向应力、纵向应力、洞室形状、地质界面倾角对隧道围岩位移的影响规律。结果表明:当隧道由硬岩向软岩掘进时,随着开挖面逐渐接近前方地质界面,隧道拱顶和边墙位置围岩的位移均有明显的增加;当隧道由软岩向硬岩掘进时,开挖面以及开挖面前方的拱顶和边墙位置围岩的位移均有明显的减小;隧道掘进至硬岩与软岩的地质界面,隧道边墙位置围岩径向位移随侧向应力的增加而增加,拱顶和边墙位置围岩的纵向位移随纵向应力的增加而增加;矩形隧道时围岩的位移最大,马蹄形隧道时次之,圆形隧道时最小;地质界面倾斜时围岩的位移均比地质界面垂直时大。

大断面回采巷道稳定性数值模拟研究

应用FLAC 3D进行数值模拟试验,研究巷道断面形状、巷道高宽比、围岩侧应力系数及巷道埋深这4个因素对大断面回采巷道稳定性的影响规律,结果显示:六边形断面比矩形和类拱形断面更有利于巷道的稳定;巷道高宽比r越大,围岩收敛量越大,当r>1时两帮移近量大于顶底板移近量,r<1时两帮移近量小于顶底板移近量;随围岩侧应力系数增大,顶底板移近量减小,两帮移近量增大。利用多元回归分析得到了影响巷道稳定性因素的主次排序,结果表明这些影响因素对顶底板和两帮的影响程度是不同的。

水力压裂增透技术研究

瓦斯是影响煤矿安全生产的重要因素,采用数值模拟与理论分析相结合的方法,研究了不同煤的单轴抗压强度对裂缝的延伸影响以及不同侧应力系数对裂缝的延伸影响,利用水力压裂增透技术,对煤矿15108工作面进行工业试验,研究得出:随着煤的单轴抗压强度的逐渐增大,起裂压力也随之增大,并且它们之间呈现一定线性规律;随着煤的应力差逐渐增大,起裂压力逐渐减小,在进行瓦斯抽放时,可以提前对钻孔进行预处理,使得钻孔应力重新分布,从而减小起裂压力;通过水力压裂增透工程试验,对数据进行分析进行整理,某煤矿15108工作面的3号钻孔瓦斯抽采纯量增大约2.1倍,4号钻孔瓦斯抽采纯量增大约3倍。研究为矿井安全生产提供了时间以及技术保障。

基于RFPA数值模拟的煤层水力压裂技术研究

瓦斯灾害严重制约着煤炭工业的发展,为了保障煤矿安全生产,利用水力压裂技术对煤层瓦斯进行抽排。采用理论分析与RFPA数值模拟的研究方法,研究了不同侧应力系数对水力压裂的拓展规律以及裂纹拓展长度分析。研究得出:当λ<1时(垂直地应力大于水平地应力),裂隙的拓展方向为垂直方向;当λ=1时(垂直地应力与水平地应力相近),裂隙的拓展方向杂乱无章;当λ>1时(垂直地应力小于水平地应力),裂隙的拓展方向为水平方向;随着地应力差值的逐渐增大,起裂压力逐渐变小,因此可以提前对压裂钻孔进行预处理,使得钻孔应力重新分布,来达到降低起裂压力的目的。