金川镍矿不良岩层巷道变形与支护研究

金川镍矿是我国最大的地下有色金属矿山,该矿具有地应力高、围岩破碎的特点,巷道支护是金川镍矿面临的一个严峻的问题。介绍了金川镍矿围岩的工程地质分类、地应力的分布规律和不良岩层围岩的基本特征,总结了金川镍矿不良岩层巷道的变形破坏规律,评价了过去该矿所用的各种巷道支护方式,并介绍了金川镍矿不良岩层巷道支护的新方法:采用强力喷锚网支护作为一次支护,尽快的提供支撑抗力,有效的阻止围岩松散,并在有制约的条件下,容许围岩变形缓慢发展,使围岩应力得到一定释放。二次支护采用锚注式支护方式,使浆液注入岩体裂隙,配合喷锚支护,可以形成多层组合拱结构,扩大了支护结构的有效承载范围,改变了围岩的松散结构,提高了支护结构的整体性和承载能力。在局部围岩不稳固地段,采取喷锚网支护、网钢构架支护、U型钢拱架支护及现浇钢筋混凝土支护等措施,进一步提高支护强度,避免巷道的变形破坏。目前,这一新的支护方法已经在金川镍矿逐步推广应用。

评价岩体稳定性的声发射相对强弱指标

基于室内声发射实验和现场岩体稳定性声发射测试参数,提出了评价地下工程岩体稳定性的声发射相对强弱指标,该指标综合考虑了岩体失稳过程的声发射参数,可消除声发射测试参数受工程布置和地质构造等环境因素的影响,能更有效地进行围岩稳定性评价。

软岩高边坡预应力锚索框架梁的一种新型设计方法

目前已提出了多种预应力锚索框架梁的设计计算方法,由于软弱岩体的变形特性,这些方法难以直接应用于软岩高边坡工程,需要加以改进。通过预应力锚索框架梁的施工顺序和实际受力条件的分析,对现行设计计算方法作了一些改进和优化。工程实例表明,这样得出的计算结果与现场测试结果较为一致。

软岩高边坡预应力锚索抗滑桩的设计计算

目前已提出了多种预应力错索抗滑桩的设计计算方法,例如按Winkler弹怀地基梁的方法、错索与桩的协调变形的方法等。由于软弱岩体的变形特征,结构与岩体的相互作用机理较为复杂,这些方法难以直接应用于软岩高边坡工程,需要加以分析改进。应该分析预应力锚索抗滑桩的施工顺序、实际受力条件、锚索预应力的主要控制因素等,分阶段进行计算,这样得出的计算结果才有可能与实际情况一致。在充分吸取现有计算方法优点的基础上,提出了改进的方法。通过实际工程的计算,得出了较为符合实际情况的结果。

变径洞室超前支护开挖模拟与分析

变径洞室开挖稳定性是地下工程重要的研究课题之一。尤其在围岩软弱的情况下,从小截面向大截面洞室开挖的过程中,会给施工带来很多安全方面的难题。通过有限差分数值分析方法研究了变径洞室的开挖稳定性,分析了拱部小导管超前注浆支护与非超前支护两种施工方法对工程的影响。计算结果表明,由小截面向大截面洞室开挖,不稳定性因素增加,超前小导管注浆支护能够显著提高围岩的稳定性,明显减少了洞室的变形和塑性区,避免了软弱围岩开挖中塌方现象的产生。研究成果对洞室施工具有指导意义。

地下工程软弱岩体围岩结构的地震探测技术

控制地下工程软弱岩体特征的一个重要前提是围岩工程地质条件评价以及围岩的地质结构的定量认识,而目前软岩巷道支护难的主要原因是对巷道工程地质条件和围岩结构认识不清、支护对象不明确。基于以上分析,本文以显德汪矿主运输巷道为试验研究对象,采用地震技术对软弱岩体围岩结构进行了全断面探测,实现了岩体结构的空间定位和精确探测,进而为支护形式和支护参数的选择提供了直观可靠的工程地质依据。

软岩高边坡工程的信息施工

从信息论的角度，提出了软岩高边坡工程的信息施工法。

岩体声发射量化指标在采场稳定性监测中的应用

基于岩体破裂过程中的岩体声发射事件率和能率等测试参数,研究评价地下采场岩体稳定性的声发射相对强弱量化指标,以更有效地进行围岩稳定性评价。岩体声发射相对强弱指标可消除声发射测试参数受工程布置和地质构造等环境因素的影响,综合考虑事件率及其变化率和相对强弱指标,可以更准确地预测采场围岩的稳定性。利用声发射相对强弱指标评价岩体稳定性,结果与实际情况具有较好的一致性。

高地应力条件下隧道大变形的数值模拟分析

基于陈至达提出的大变形问题基础理论 ,指出了以传统小变形理论研究软弱围岩隧道大变形问题存在的弊端。运用非线性数值模拟大变形的手段 ,针对二郎山公路隧道在高地应力条件下软弱围岩的大变形进行了研究 ,进而探讨了大变形破坏的本质问题。

某水电站厂房下卧软弱夹层基础岩体质量及灌浆效果评价

某水电站厂房基础在帷幕灌浆时出现钻孔涌水并伴有黄色泥浆、浆液大量流失现象。通过深挖厂房基础集水井初步探明,下卧1 m多厚性状较差软弱夹层,从而迫使施工停止。为了快速查明软弱夹层的分布范围、性状特征及对基础稳定性影响,在厂房区利用12个灌浆钻孔进行声波测试,并取岩芯进行单轴抗压强度和波速测试,评价了基础质量,揭示了软弱夹层的厚度及其分布。通过Ⅰ序灌浆和Ⅱ序灌浆前后的波速对比测试,评价了基础的灌浆效果,为基础质量验收提供了重要依据。

岩体软弱夹层的渗透性对水压力响应的研究

由于软弱带岩体的工程特性很差 ,且又处于应力场和渗流场中 ,在外荷载的作用下 ,岩体的结构将发生变化 ,进而引起岩体的渗透性发生变化 ,从而改造岩体的应力场。以某水电站工程坝址区软弱带岩体所作的渗透变形试验资料为基础 ,分析岩体所受应力、岩体结构及岩体的渗透性之间的关系。给出了反应软弱带岩体的渗透性与孔隙度之间关系的表达式。

圆形隧道应力-应变正交关系的力学行为研究

基于 Detournay导出的在非静水应力场条件下 (λ≠ 1)服从 Mohr- Coulomn屈服准则以及不相关塑性流动势时圆形洞道平面问题位移场基本解 ,揭示出软弱围岩隧道在高地应力条件下的变形规律 ,即 ,软岩隧道的最大变位方向与最大主应力方向存在相互垂直关系的变形规律 ,这一结论与人们已认同的通常情况下隧道围岩所表现出的相互平行关系变形规律 ,截然不同。需要指出的是 ,这种“相互垂直关系”的围岩变形规律 ,与一些工程实例的现场位移量测结果 ,却表现出完全的一致性 ,例如在高地应力条件下已发生大变形的家竹箐隧道工程 ,其围岩变形规律便是如此。

含厚层软弱夹层硬质围岩的变形破坏特性

以某隧道为背景,通过地质条件分析并结合FLAC3D数值模拟手段,采用对比含有厚层软弱夹层和不含软弱夹层的2个不同模型的方法,从地应力变化、塑性区开展、变形、下覆岩体受压和位移等角度分析了含厚层软弱夹层硬质围岩的变形破坏特性。发现对于含厚层软弱夹层和不含软弱夹层的这2个不同模型,地应力的差别较小,但都为不含节理的岩体的0.5倍或更小,因此认为节理是影响含厚层软弱夹层硬质围岩变性破坏的因素之一;而2个模型在塑性区开展、变形量、下覆岩体受压和位移等方面差别较大,因此认为厚层软弱夹层对硬质围岩的变形破坏起着显著作用。同时通过创建三维模型采用分步开挖的方法,模拟了含厚层软弱夹层硬质围岩的变形破坏过程,分析认为其具有隐蔽性和发生时间不确定性的特点。研究结果可为类似地质情况的隧道建设提供参考。

基于岩体损伤的大型高陡危岩稳定性评价方法

大型高陡危岩在自重荷载及人类工程活动等多因素共同作用下,其底部区域损伤劣化速度更快,成为影响危岩整体稳定性的“薄弱环节”,易发生底部压裂,引发整体失稳。传统方法将这类大型危岩视作整体,忽略了薄弱区域对危岩整体稳定性的影响,可能导致计算结果与实际情况不符。基于此,文章针对高陡岩体底部压裂失稳模式,引入损伤理论,提出了考虑底部薄弱区域损伤演化的稳定性评价方法。以三峡库区左岸箭穿洞危岩为例,采用规范推荐的倾倒与滑移工况稳定性评价法和本文提出的基于损伤的底部压裂破坏稳定性评价法进行了对比计算,前者算得稳定系数分别为5.49和1.82,后者得到压剪与压张稳定系数分别为1.11和1.06,表明考虑底部薄弱区域岩体损伤的评价方法与实际情况更加相符。研究还发现当高陡危岩高度一定时,底部薄弱区域范围越小(即高占比越大),其受到的上覆荷载越大,当高占比大于10后对上覆荷载的影响明显减弱。当高占比一定时,底部薄弱区域上覆荷载增长率与危岩高度呈线性相关。研究结果可为大型岩质崩塌防灾减灾提供一种新的分析思路与参考。

链子崖危岩体岩体结构及软弱夹层的工程地质研究

链子崖危岩体为软基座层状结构体,基座为软弱的煤系地层并经大面积采空和回填。岩体以中厚层至厚层状灰岩为主。构造结构面对岩体进行切割分划。断层面构成了危岩体的主要侧边界,而经过反复挤压错动的软弱夹层构成了危岩体的不同底界,而且也控制了主裂缝的发育与下切。作者根据软弱夹层的规模、特征和对危岩体的控制作用,对其进行了级别划分。在上述基础上,对危岩体进行了岩体工程地质单元的划分。

火车岭隧道软弱围岩段塌方分析及处理措施

阐述了十漫高速公路火车岭隧道绢云母片岩变质软岩区隧道围岩的变形破坏特征,对出口塌方原因进行了分析,提出了相应的处理措施,同时对塌方处理效果进行评价,以期为类似工程提供参考和借鉴。

黄河黑山峡大柳树坝址区软弱层带渗透变形分析

黄河黑山峡大柳树松动岩体中含有大量的软弱层带 ,这些软弱层带在很大程度上控制了松动岩体的物理、力学性质 ,而且软弱层带在未来的高水位情况下可能发生的渗透变形与破坏更是直接威胁大坝的安全和正常的使用。详细分析了大柳树坝址区软弱层带发生渗透变形的条件 ,明确提出了管涌是发生渗透变形与破坏的主要形式 ,以引起有关方面的重视。

黄河黑山峡大柳树松动岩体渗透特性研究

黄河黑三峡大柳树松动岩体由于其特殊的物质组成、结构特征而表现出不同于正常岩体的渗透特性 ,即岩体的透水性强、地下水位埋深大。岩体的强透水不仅影响水库的蓄水 ,更为严重的是可能带来影响大坝和水库稳定的一系列工程地质问题。通过对大量实际资料的分析 ,论述了松动岩体的宏观渗透特性以及松动岩体中软弱层带的渗透特性。

岩体稳定性声发射预测预报新方法

岩体声发射技术是地下工程中监测围岩稳定性的重要手段。根据大量的现场岩体稳定性声发射信号参数,提出了评价地下工程岩体稳定性声发射相对强弱指标,综合考虑了岩体失稳过程的声发射事件率或能率的时间序列,可以消除测点布置方式及地质构造等因素对声发射信号参数的影响,更准确地进行围岩稳定性评价。

大藤峡水利枢纽泄水闸坝段深层抗滑稳定性问题

大藤峡水利枢纽主坝为混凝土重力坝。根据前期勘察及施工期开挖揭露,泄水闸坝段坝基岩体发育多条层间软弱夹层,性状较差、连续性好,产状缓倾下游偏左岸,可构成坝基深层滑移边界。针对上述工程地质问题,通过分析软弱夹层分布及性状,确定结构面力学参数;进行软弱夹层与断层、节理空间组合,确定滑移模式;以刚体极限平衡法进行滑面深度的敏感性分析,并进行坝基深层抗滑稳定性计算,评价坝基深层抗滑稳定性;对不满足规范要求的坝段,亦在计算成果基础上,提出了针对性处理措施,取得理想效果。研究成果可为大型水利水电工程重力坝深层抗滑稳定性研究提供启示和借鉴。