地应力异常区上山群巷道蠕变围岩控制技术

为了解决地应力异常区上山群巷道支护困难的问题,针对常村煤矿地应力特征,模拟分析了不同方向的最大水平主应力巷道围岩应力分布规律,并分析了上山群间煤柱宽度与掘进顺序对支护方式的影响,将全长锚固预应力强力锚杆锚索组合支护系统应用于该上山群巷道。试验结果表明:地应力异常区上山群间煤柱宽度大于30 m时掘进顺序对支护无影响,采用全长锚固预应力强力锚杆锚索组合支护系统后,巷道两帮移近量最大为87 mm,顶板最大下沉量为18 mm;锚杆最大受力为183 kN,锚索最大受力为250 kN,且巷道变形量及锚杆锚索受力稳定,围岩变形得到了有效控制。

地应力异常区域蠕变围岩上山支护技术研究

针对潞安常村煤矿S6 1号回风上山处于地应力异常区域及围岩具有蠕变性等特点进行分析,提出对初始支护段进行套棚加固,新掘段采用全长预应力锚固强力锚杆锚索组合支护系统进行支护,并进行了现场应用及矿压监测。监测表明,巷帮变形量较小,锚杆锚索受力稳定,说明支护有效控制了围岩变形,支护效果非常明显。

围岩蠕变作用下偏压隧道衬砌结构稳定性分析

为了研究围岩蠕变作用下不同偏压角度对隧道衬砌结构的影响,本文采用FLAC3D有限元软件建立三维隧道模型,基于Burgers蠕变模型对不同偏压角度隧道进行了模拟,分析了围岩蠕变作用对偏压隧道衬砌结构的稳定性影响。研究结果表明:隧道建成后的30年间,隧道衬砌结构受到围岩蠕变作用比较明显,随着偏压角度的增加,左拱腰收敛水平有加速增加的趋势,隧道衬砌应力分布的非对称性逐渐加剧。

深井围岩蠕变失稳机理与关键控制技术研究

建立了深井围岩蠕变模型,分析了深井围岩蠕变的应力分布情况,阐述了深井围岩蠕变的机理和蠕变过程,分析深井围岩出现底鼓的判断准则,研究了注浆控制技术和二次锚杆支护技术,研究了注浆过程中的注浆速度、注浆量等参数,并进行了围岩块注浆加固实验,发现注浆后岩体的抗压强度得到了有效提升。对顶底板和两帮的变形量随时间变化进行了实验研究,围岩蠕变得到了有效控制。注浆控制技术和二次锚杆支护技术共同使用可以很好地防范深井围岩蠕变失稳的风险。

考虑围岩蠕变特性的南京过江隧道变形规律预测分析

大型水下隧道由于渗漏水风险大、安全控制难,常采用掘进机开挖法施工,并采用管片拼装式结构;接缝众多的管片拼装式衬砌结构变形破坏机理与预测,成为水下隧道设计和安全控制的难点.依托南京市某过江隧道,基于黏弹塑性理论,采用广义指数型应变率蠕变模型,建立了考虑围岩渐进破坏过程的管片拼装式衬砌结构隧道施工全过程三维数值模拟模型,系统分析了接头缺陷位置、接头缺陷程度、掘进力、围岩压力、围岩蠕变性对隧道变形的影响规律,揭示了含管片拼装初始缺陷的水下隧道衬砌结构变形的时空效应.该过江隧道衬砌结构最大拉应力、水平位移及竖向位移的影响因素及其敏感度等级:初始应力>掘进压力>缺陷位置>缺陷程度.大型管片拼装式水下隧道变形安全影响因素及规律复杂,特别是掘进推力、初始应力场、围岩蠕变性之间不存在单一变化规律,建议具体工程应进行具体分析.

极松软强蠕变巷道围岩变形机理与控制技术研究

金属矿山复杂地质条件下的围岩变形与控制机理一直是研究热点,严重的巷道变形和高成本的反修不仅制约着矿山的安全生产,也较大程度地影响了企业的经济效益。依据弹塑性力学和岩石力学等理论剖析了极松软强蠕变巷道围岩的变形与控制机理,并以白银有色集团股份有限公司小铁山矿1348水平脉外巷为研究对象,提出了适合于小铁山矿1348水平脉外巷的支护方案,采用数值模拟技术对比分析了原支护技术与新支护技术条件下巷道围岩位移演变规律。研究结果对我国金属矿山极松软强蠕变巷道围岩变形机理和控制技术的研究具有重要的参考价值。

铁路隧道底鼓段围岩蠕变参数反演方法研究

研究目的:某铁路隧道底部粉砂质泥岩蠕变导致仰拱结构持续底鼓,致使列车降速行驶,对铁路运行造成安全隐患。为较准确获取仰拱底鼓区粉砂质泥岩的蠕变参数,本文基于某隧道仰拱5年多的底鼓变形实际监测数据,建立室内岩石剪切蠕变试验与深度学习(GRNN)相融合的岩体蠕变参数确定方法,并对隧道仰拱蠕变变形进行长期预测。研究结论:(1)铁路隧道底鼓段粉砂质泥岩具有明显蠕变特性,该特性对隧道仰拱持续底鼓变形影响较大;(2)提出了基于深度学习的隧道底鼓段围岩蠕变参数反演方法,该方法结合底鼓段长期监测变形数据,能够有效获取隧底岩体蠕变参数,解决隧道围岩蠕变参数难以确定的难题;(3)反演得到的隧底岩体蠕变参数相应的底鼓变形值与实测值拟合度较高,验证了该方法的合理性;(4)本研究成果可为隧道围岩蠕变参数确定、仰拱蠕变变形预测和底鼓治理提供理论依据。

围岩蠕变对盾构隧道受荷特征影响研究

为研究在围岩蠕变效应下盾构隧道采用不同填充方式和施作时机对管片结构受荷影响,以广佛东环双模(土压平衡盾构和全断面隧道掘进机)盾构隧道工程为背景,首先,利用YSJ-01-00型岩石三轴蠕变试验系统开展室内三轴压缩蠕变试验,并采用Cvisc模型对炭质板岩的蠕变参数进行非线性拟合;然后,通过FLAC建立基于盾构施工全过程数值分析模型,研究考虑围岩蠕变作用下壁后注浆层填充方式和时机对管片结构的受荷影响。结果表明:(1)结合室内实验对炭质板岩蠕变参数进行拟合的相关系数在0.901~0.975之间时,Cvisc模型表现出较好的蠕变特性;(2)在不同填充方式,EPB采用同步注浆模式下,管片结构配合注浆层联合支护体系能降低更多的围岩压力,从而实现有效让压;(3)当TBM段采用豆砾石灌浆壁后填充时,随着填充滞后距离增加,围岩应力释放更为充分,管片衬砌受到的围岩压力越小,导致结构产生的形变和内力越小,但围岩蠕变效应对管片衬砌受荷影响更显著。

围岩蠕变对油井套管变形的影响

用有限元方法分析了围岩蠕变引起的油井套管变形。围岩蠕变的本构方程由实验得到。结果表明 ,一般情况下围岩蠕变引起位移场在 1cm之内 ,而与应力场相比 ,比初始应力场的影响小得多。

考虑围岩蠕变特性的TBM隧道管片衬砌受力特性研究

为研究深部高地应力岩层中修建TBM隧道时管片衬砌结构的力学行为,以某深埋TBM工法隧道为研究对象,建立基于围岩蠕变和管片分块效应的衬砌-围岩复合模型,研究考虑时间效应下管片衬砌的受力特性。结果表明:考虑围岩蠕变效应下管片衬砌受力表现出明显的时间效应。随着围岩蠕变时间的延长,管片衬砌的形变、内力和接缝张开量均呈现两阶段增长,具体表现为前期呈线性增长,后期增加趋缓。洞周围岩应力经历三阶段变化,即先减小后增大直至稳定。围岩蠕变时间为100年时,管片衬砌的内力和形变量均接近极限值。研究结果可为深部高地应力且考虑围岩蠕变效应下的TBM隧道衬砌结构设计提供参考。

分级加卸载下深部巷道围岩蠕变特性试验研究

采用分级增量循环加卸载方式,对湖南湘煤集团牛马司矿业公司水井头煤矿-300m东大巷二煤层底板粉砂岩进行了单轴蠕变特性试验,探讨了轴向蠕变和各蠕变阶段的非线性粘弹塑性变形特征。试验结果表明,当应力水平低于岩石的长期强度时,粉砂岩只发生衰减蠕变;瞬时塑性应变和粘塑应变随轴向应力的增大而增大,瞬时弹性模量随应力水平增大而增加,而变形模量随应力水平增大和时间的增长逐渐减小,直至趋于某一稳定值;随着应力水平增大,粘弹性应变、粘塑性应变和总蠕变均先减小然后增大,表明低应力下因岩石内部微裂纹不断压密产生应变硬化,高应力下因岩石材料性质不断劣化产生内部损伤发生应变软化。

围岩蠕变对运营隧道衬砌裂缝发育的影响研究

二次衬砌混凝土开裂是公路隧道运营期间较易遇到的问题。针对此问题,以江西某高速公路软弱破碎砂岩隧道为例,利用FLAC3D软件建立基于Cvisc蠕变模型的公路隧道三维模型,分析了围岩蠕变10年内衬砌内力的变化程度,并结合现场衬砌裂缝规律的统计结果进行了力学分析。结果表明:随着围岩蠕变时间的延长,衬砌拱脚及拱肩位置处剪应力呈线性增长;衬砌拱脚处的偏应力增量最大,其次为拱腰;围岩蠕变10年后,衬砌的最大剪应力、偏应力增量分别为2.11,1.3 MPa,达到了衬砌混凝土的容许应力;剪应力和偏应力的增长促进了衬砌裂缝的发育。

围岩蠕变破坏机理与确定合理支护时间的理论初探

根据岩体流变学原理，针对围岩流变的破坏机理，利用Burgers流变模型，引入损伤变量，对圆形巷道的粘弹性流变变形进行研究，提出了确定合理支护时间的方法．

考虑围岩蠕变特性的隧道变形判定方法研究

隧道变形等级判定包含分级指标选择、分级标准确定和指标值预测三部分。文章以圆形隧道粘弹、塑性解为基础,建立了考虑围岩蠕变特性的隧道变形预测方法及其分级标准,并结合兰渝线木寨岭隧道碳质板岩段工程实例,通过和基于弹塑性解的方法进行比较分析,验证了该方法的合理性,为隧道变形的控制措施研究提供理论参考。

基于变蠕变参数的巷道围岩蠕变模型研究

为了研究四川华蓥煤矿巷道围岩在不同围压特性条件下的蠕变特性,采用TAW-2000试验系统对砂岩进行三轴蠕变试验。以改进的西原模型为基础,通过引入损伤变量与时间的关系,对模型蠕变参数进行非定常化,得到改进后的变参数蠕变时效性模型。结果表明:建立的变参数时效性蠕变模型不仅可以描述岩石衰减蠕变和稳定蠕变变形特性,也弥补了传统蠕变模型无法描述加速蠕变特性的缺点,且很好地预测蠕变变形发展规律;模型与试验曲线良好吻合度,说明了该模型的正确性与合理性。

软岩巷道围岩指数蠕变模型流变分析

焦作矿区古汉山煤矿的采矿条件为软弱围岩的深部巷道,变形大且持久,给巷道支护及维护带来很大困难,严重影响生产。该文根据古汉山煤矿现场地质资料和岩石的相关实验参数,利用FLAC软件中的蠕变分析模块,采用指数蠕变模型,模拟预测焦作矿区古汉山煤矿的巷道围岩随时间的变形情况。数值模拟的结果与实测比较吻合。

TBM卡机围岩蠕变机理分析

利用国际通用的Burgur蠕变模型,计算了卡机事故与围岩蠕变之间的定量关系,深化了对第三系砂岩中TBM掘进卡机机理的认识,指出在第三系砂岩地层中,由于岩石固结成岩差、岩石强度低、遇水易软化,因此易发生卡机事故。

围岩蠕变作用下衬砌空洞对隧道稳定性研究

本文采用FLAC3D弹塑性有限元软件建模分析了在隧道围岩蠕变作用下衬砌发生空洞这一缺陷时对隧道稳定性的影响.对隧道衬砌无空洞尧有高度及长度的空洞和不同连续长度的空洞三种情况分别进行了模拟分析.研究结果表明:在围岩蠕变作用下隧道衬砌无空洞时拱顶的应力在500天左右均开始趋于平衡.高10cm的空洞即使连续长度较小,但衬砌应力变形的影响也大于高5cm尧连续长度为5m的空洞,说明连续长度的影响因素会比较大,隧道运营期间更需要注意.

地形复杂三维地质模型下围岩的蠕变特性研究

依据高黎贡山隧道的实际工程,参考高黎贡山隧道地形条件、岩性条件,建立地形复杂、地表崎岖不平的三维地质模型,运用多元线性回归分析法对岩体的初始地应力场进行反演,研究复杂地形下隧道开挖后隧道衬砌结构的位移与应力云图,并分析蠕变作用下隧道纵向不同断面处的位移变化,结论为:在围岩蠕变荷载作用下,埋深较浅的断面拱顶处的位移逐渐减小,而埋深较大的断面拱顶处的位移呈增大趋势;在拱底处,不同断面拱底处的位移与拱顶处的位移有相反的变化趋势,对于不同断面左右拱腰的收敛位移,随着时间的增加,埋深较大断面的收敛位移不断减小;对比同一数值采集断面下的不同位置的位移变化,发现拱顶与拱底位移具有相同的变化趋势,而左右拱腰处的位移变化则相反。

深部巷道围岩蠕变的数值模拟

煤矿深部开采时,针对高地应力下岩体蠕变导致的巷道围岩变形问题,分析了围岩变形破坏特征,并结合现场相关地质资料,采用FLAC3D程序的Burgers蠕变模块,对不同围压条件下巷道围岩蠕变问题进行模拟研究。结果表明:围岩的蠕变存在着初始蠕变和稳定蠕变两个阶段;围岩的蠕变移近量、变形速率和应力均随时间的延长而增大,最终趋于稳定。该研究对高地应力条件下巷道施工有一定指导意义。