基于普氏理论的圆形隧道竖向土压力计算方法

基于经典普氏压力拱理论,对隧道竖向土压力进行了分析论证,在此基础上,结合圆形隧道开挖后土体滑裂面的实际情况,对经典普氏压力拱理论进行了合理的改进,推导了圆形隧道平衡拱半跨度B和平衡拱高度h的解析表达式,由此建立了圆形隧道竖向土压力计算公式。通过一个具体的算例,对比分析了圆形隧道条件下直接采用经典普氏压力拱理论以及采用文中改进方法所得隧道竖向土压力之间的差异,初步验证了文中所提出改进方法的合理性。

深埋非对称连拱隧道围岩压力计算方法研究

非对称连拱隧道具有几何与结构形式不对称、开挖跨度大、施工工序繁多、结构受力复杂等力学特性,在进行支护结构设计中通常需要进行荷载–结构模型验算,而其荷载确定尚无成熟的计算方法。在此背景下,考虑了左右两洞室几何与结构形式不对称条件,基于连拱隧道双塌落拱的基本假定,根据普氏理论推导了深埋情况的围岩压力计算公式。将推导公式取对称条件,则可以退化为常规连拱隧道的计算公式,验证了所推导公式的正确性。最后结合工程实例,验证了所推导公式的合理性。研究方法和结论可以为非对称连拱隧道的设计荷载确定提供重要参考。

普氏压力拱理论的局限性

普氏压力拱理论一直是我国隧道与地下工程设计的力学基础,但学界和工程界对此也有一定质疑,文章试图对此做些探索,以便澄清概念。通过应用有限元极限分析中的强度折减法和模型试验方法,分析了普氏压力拱的真实含意和形成条件,研究了洞跨、围岩强度与压力拱自稳的关系,研究了不同埋深条件下隧洞的破坏机理。结果表明:压力拱理论只在矩形和拱顶平缓以及围岩稳定且埋深不大的隧洞中才能成立;拱形隧洞不会形成压力拱;围岩强度太低,隧洞跨度太大,不会形成自稳的压力拱;围岩稳定性好,隧洞不会破坏,也不会形成压力拱;隧洞埋深较大时,两侧首先发生破坏,压力拱理论不起作用。

3洞小净距隧道围岩压力计算方法

针对3洞小净距隧道围岩压力计算问题,基于普氏平衡拱理论,将围岩压力看作单洞隧道的基本压力与相邻隧道开挖引起的附加压力之和,提出适用于3洞小净距隧道的围岩压力计算方法;根据该计算方法研究不同岩柱厚度、开挖跨度和开挖高度对围岩压力的影响规律,并将该计算方法应用于确定八达岭长城站3洞小净距隧道围岩压力。结果表明:随着岩柱厚度的增加,围岩压力不断减小,当岩柱厚度达到某一值时,围岩压力与单洞隧道相同;岩柱厚度、边洞跨度和中洞高度变化影响整体围岩压力,中洞跨度和边洞高度仅影响各自单洞围岩压力;3洞小净距隧道的最优开挖顺序为"先边洞、后中洞",中洞围岩压力大于边洞,应力值最大点为中洞顶部。施工中应注意中洞围岩稳定,采取有效的措施对岩柱区域进行加固。

尾矿库排水系统上覆尾矿土压力计算方法探讨

尾矿库排水构筑物是排泄雨洪水并回水的构筑物,该构筑物一旦遭到破坏,将造成严重危害。排水构筑物一般埋设在尾矿坝底部,其上覆盖尾砂最高可达100.0m以上,如何确定其上覆尾矿压力是结构设计过程中的关键问题,介绍了几种尾矿库排水构筑物上覆土压力常用计算方法,通过某算例分析,说明了其计算结果差异很大,最终给出了选择建议。

考虑土拱效应的铁路刚性挡墙主动土压力计算方法

对考虑土拱效应的水平微元滑裂体水平向及竖向静力平衡方程进行了分析,获得了平移模式下的刚性挡土墙侧向主动土压力、主动土压力合力及其作用点的计算公式,并与模型试验数据进行了比较。结果表明:本文得到的平移模式下刚性挡土墙墙后主动土压力分布与模型试验结果吻合较好,最大值比实测值略大;墙背主动土压力沿墙高呈非线性分布,墙背主动土压力合力作用点高度大于墙高的1/3。

颗粒煤吸附甲烷微生物降解效能试验探究

为了探讨微生物高效降解甲烷的外部环境和有利条件,优化和完善通过生物学方法治理煤矿瓦斯灾害的基本方法,自主研制了颗粒煤吸附甲烷微生物降解试验装置,研究了Methylomarinum(甲烷氧化菌)在不同氧气体积分数、不同甲烷压力下对不同坚固性系数颗粒煤吸附甲烷的降解效能。结果表明:在24 h内甲烷降解率呈现前5 h增幅较小,而后线性增长,20 h后缓慢增长并最终趋于一定值的变化规律;在不同氧气体积分数环境中,由于甲烷氧化菌代谢机制的不同,甲烷降解率差异较大;相似变质程度煤样对比试验表明,煤体坚固性系数越大,甲烷降解率越高;当气体压力为1~2 MPa时,促进甲烷的降解,5 MPa时,甲烷降解性能受到较大的抑制。

岩质隧道深浅埋划分方法及判别标准探讨

传统的深埋与浅埋隧道划分方法以普氏压力拱理论为基础,由于普氏理论的局限性,这种划分方法不尽合理。鉴于此,文章将有限元极限分析法应用于隧道深浅埋划分中,提出了隧道深浅埋划分的三条原则。对于Ⅳ级、Ⅴ级围岩的岩质隧道,根据隧道的破坏模式划分深埋与浅埋,破裂面贯通至地表即为浅埋隧道,破裂面没有贯通至地表即为深埋隧道,并利用有限元强度折减法求出浅埋隧道压力拱高度,以此作为深浅埋分界线;对于围岩等级高的岩质隧道,以无衬砌隧道稳定安全系数来划分深浅埋,安全系数大于等于1.5时为深埋隧道,安全系数小于1.5时还要根据破坏模式进行深浅埋判断。此外,深浅埋隧道划分还应考虑环境、施工、地质构造、不稳定块体等因素的影响,由此可能造成围岩整体塌落,形成松散压力。最后,文章建议对于深埋隧道可按弹塑性数值分析计算,而对浅埋隧道除按弹塑性数值分析外,还需按浅埋松散荷载依据荷载-结构模式分析,以确保安全。