普查浅硐施工组织与掘进技术

一、施工组织及装备进择根据地质普查坑道浅、断面小的特点，组建一支精明能干、编制为5—7人的掘进班组，其中事务员1人、凿岩工2—3人、爆破工1人，机械维修工1人。配套设备有：YO-18型小型风动凿岩机2台（备用1台）；HP-1.2/4型滑片式柴油压风机1台；NR-200型内燃通凤机1台，2.5V背负式矿灯4盏；胶轮板车1辆。

浅埋大跨地下硐室动态施工三维仿真模拟研究

利用有限元程序对青岛某浅埋大跨地下商场扩建工程的开挖支护过程进行了三维数值模拟 ,分析了围岩中的位移、塑性区、应力分布及支护的受力状态 ,从理论上验证了根据工程类比法确定的先拱后墙开挖方案及采用长锚索、短锚杆 ,以锚为主的锚喷网加固方案的合理性。

基于三维破坏机制的浅埋硐室塌落面上限分析

鉴于二维破坏机制无法真实反映实际工程中浅埋硐室顶部围岩的三维破坏特征,将二维破坏机制扩展到三维空间中,构建了一种新的浅埋硐室顶部围岩三维破坏机制。通过计算三维破坏机制中的内能耗散功率和外力功率,得到了包含速度间断面方程的目标函数。利用变分法,对该目标函数求极值,得出了浅埋硐室顶部围岩塌落体曲面方程的上限解。在此基础上,绘制了塌落体的三维图像,并分析了塌落体随单一影响参数变化而变化的规律。研究结果表明:当地表荷载较大且支护力较小时,隧道顶部围岩的潜在塌落范围较大,不利于维持浅埋硐室的稳定性。

二维圆形截面浅埋硐室双层围岩塌落形态上限变分分析

考虑岩土体材料的非均质性,本文分析了圆形浅埋硐室顶部双层围岩塌落稳定性。在极限分析上限定理的基础上,构建圆形截面浅埋硐室双层围岩机动许可的速度场,根据Hoek-Brown非线性破坏准则及相关流动法则,推导了塌落极限状态下内能耗散功率以及外力做功功率计算式。根据虚功原理构造泛函,利用变分法求解泛函的极值,进而根据边界条件求得待定系数,并得到了塌落破坏曲面形状。参数分析表明,材料参数A和B以及容重γ的变化对破坏形状有显著影响,而单轴抗拉强度对破坏形状的影响较小。对比了极限分析有限元软件Optum G2的上限结果,两者破坏面吻合较好,由此可说明本文方法的有效性,可为浅埋隧道设计提供理论参考。

矩形断面二维浅埋硐室顶部双层围岩塌落面上限分析

基于极限分析上限定理和Hoek-Brown破坏准则,构建了浅埋矩形硐室双层围岩塌落破坏机制,并根据虚功原理获得了一个围岩塌落形态方程的泛函。利用变分法得到极限状态下围岩塌落破坏曲线函数,并根据边界条件得到待定系数,进而得到围岩塌落破坏曲线的解析式。当双层围岩退化为单层围岩时,与已有研究成果完全一致,可以证明本文分析模型的正确性。在此基础上,分析了各参数对浅埋隧道双层围岩塌落破坏形状的影响规律,可为浅埋硐室顶部双层围岩潜在塌落范围的预测提供理论依据。

基于H-B破坏准则的浅埋硐室顶部围岩塌落面分析

基于Hoek-Brown非线性强度破坏准则,构建了二维任意几何对称截面浅埋硐室顶部围岩破坏机制;根据极限分析上限定理,通过计算内能耗散功率和外力功率构建了目标函数;利用变分法对目标函数进行极值求解,推导出极限状态下任意几何对称截面硐室塌落形状的函数表达式;运用Matlab软件求解并分析出各参数对塌落范围以及形状的影响,同时利用CAD绘制相应的二维塌落形状图。

覆土偏载对浅埋主平硐衬砌支护结构影响研究

为研究载荷对主平硐支护结构稳定性的影响规律,以某矿浅埋料石衬砌支护的主平硐为工程背景,综合采用理论分析、数值模拟和现场观测相结合的研究方法,分析支护结构稳定性影响因素,研究覆土静载作用下支护结构弯矩和轴力以及位移和最大主应力分布特征,并从料石衬砌结构中各砌块稳定性的角度分析支护结构的整体稳定性。研究结果表明:埋深和外部载荷扰动是影响支护结构稳定性的主要因素。覆土静载作用下支护结构弯矩和轴力呈非对称分布,其中弯矩最大值位于非填土侧,轴力最大值位于填土侧,且支护结构中部位置内表面将产生拉破坏,但该位置对应外表面的压应力远小于其抗压强度,使得内表面即使产生裂纹,也将因外表面砌块相互挤压而处于稳定状态,现场通过在裂隙表面涂抹素混凝土也验证了理论分析结果;并确定了随着埋深增大,支护结构受覆土静载的影响减小。数值模拟确定覆土静载使得支护结构最大位移和拉应力区域偏向填土侧,与理论分析结果吻合。同时以砌块结构竖直方向合力和砌块与砂浆间的相互作用力为指标,确定砌块结构处于稳定状态。该研究可为类似条件下料石衬砌支护结构的稳定性分析提供借鉴和参考。

长春强风化泥岩中某地铁区间隧道抗震性能分析

强风化泥岩具有遇水容易崩解、塌陷,并且具有蠕变和长期强度降低的不利特性。长春地铁2号线工程西延线捷达大路至汽车公园区间隧道主要位于强风化泥岩中,靠近汽车公园站部分位于全风化泥岩中,本文采用时程分析法,建立盾构隧道结构和周围土层三维计算模型,模拟了地下结构在地震荷载下的动态特性,揭示了区间在地震作用下的位移时程反应及变形规律,本文结论对浅埋矿山平硐抗震性能分析也有一定的参考意义。