基于SWMM的区域防洪排涝设施布局优化模型构建

为了实现对区域防洪排涝设施布局优化,建立基于暴雨洪水管理模型(SWMM)的区域防洪排涝设施布局优化模型,采集暴雨洪水的流量监测结果作为基础数据,采用结构和区域载荷分析的方法,对区域防洪排涝设施布局按换算截面法和受力平衡度进行力学参数分析,结合SWMM模型的底层数据库设计以及大数据信息管理技术,实现区域防洪排涝设施布局优化。测试结果表明,采用该方法进行区域防洪排涝设施布局设计的防洪能力较好,结构稳定性更强。

考虑劣化效应与注浆加固的隧道围岩黏弹塑性大变形分析

高地应力软岩中开挖隧道时,由于应力释放、流变效应等原因容易引发围岩大变形、支护结构侵限等工程问题,通过分析围岩大变形的变形机理,提出“加长锚杆+喷射混凝土(含钢拱架)+环向(滞后)注浆”的支护形式。其中,加长锚杆可以有效改善围岩自身条件并使围岩挤压变形逐步释放,环向(滞后)注浆可以提高围岩参数并控制围岩松动变形。通过建立的深埋圆形隧道围岩力学模型,借助Mohr-Coulomb屈服准则与Maxwell黏性体,得到考虑围岩强度参数与刚度参数(弹性模量E)同时劣化的深埋圆形隧道围岩黏弹塑性解析式,借助FLAC-3D有限差分软件进行验证后,对相关影响因素进行分析。研究结果表明:计算高地应力软岩隧道围岩变形量时,适当考虑强度参数与刚度参数同时劣化后得到的围岩变形值更符合实际。采用“加长锚杆+喷射混凝土(含钢拱架)+环向(滞后)注浆”的支护形式对围岩大变形有一定的控制效果,注浆后的围岩总变形量与未注浆时相比下降了40%,注浆后的围岩变形量仅占总变形量的20%。残余黏聚力c"、残余内摩擦角φ"、残余弹性模量E"取值越小时,围岩变形量越大,其中残余弹性模量E"的取值对围岩变形影响最大。缩小锚杆间距、增加初期支护厚度、增大注浆区围岩参数均能降低围岩变形量。

洞室跨度对围岩分类影响探讨

随着大跨度地下工程日益增多,跨度对围岩分类或岩体质量分级的影响越来越受到人们的重视。通过对节理岩体中洞室支护代价、塑性松动区半径和岩体宏观力学参数尺寸效应的分析,根据洞室跨度增加导致围岩稳定程度降低的情况,强调重视围岩分类中洞室跨度因素的影响,并建议通过研究岩体强度等物理力学指标的尺寸效应,在围岩分类中科学地考虑洞室跨度的影响。

岩体剪胀对巷道围岩塑性区位移的影响分析

为研究巷道围岩塑性区的力学性质,考虑岩体剪胀特性及巷道塑性区的弹性变形,采用H-B准则和非关联的流动准则对圆形巷道进行理论分析,通过在弹塑性交界处的应力连续条件,得到了塑性区半径和位移的H-B新解;结合算例分析了剪胀特性对围岩塑性区位移的影响,并与M-C准则解作对比。分析结果表明:岩体剪胀系数越小,M-C与H-B准则计算出的塑性区位移吻合度越好;随着剪胀系数的增大,吻合度下降,围岩塑性区的位移也会增大,在弹塑性交界处,文中H-B准则解在不同剪胀系数条件下塑性区位移相等,而M-C准则解不等,理论上证明了本文解的准确性。

非等压下考虑渗流和剪胀的圆巷围岩弹塑性统一解

对于富水地层中深埋圆形巷道,为研究多种因素影响下巷道围岩塑性区范围和洞周位移的变化规律,对巷道围岩进行了弹塑性理论分析。对围岩应力场和渗流场进行耦合分析,基于统一强度理论和非关联流动法则,推导出多种因素影响下深埋圆形巷道围岩应力、位移和塑性区半径的解析计算式。结合工程实例进行计算分析,结果表明:中间主应力参数、围岩侧压系数、初始孔隙水压和剪胀角对围岩塑性区径向位移和塑性区范围均有显著影响,但影响规律各不相同;考虑中间主应力作用时,其他各因素的影响效应减弱。综合考虑以上各因素对围岩稳定性的影响,计算结果更加接近工程实际情况。

软弱围岩隧洞施工性态的力学模拟与分析

本文着重对软弱围岩隧洞施工中的力学性态进行了计算机模拟和分析。文中除提出了考虑隧洞开挖面时空效应的三维分析模型外，还计入岩体流变时效，进行了弹－粘塑性数值计算。其中，研讨了开挖面推进过程中洞室围岩与错喷支护的相互作用以及设置整筑式二次内衬的影响。用所建议的力学模型和编制的程序软件，结合某实际工程，分别就洞室上下台阶法分部开挖、全断面法一次开挖和侧壁导坑法扩大开挖等三种最常见的隧洞施工作业方式进行了模拟分析，并将计算成果与现场实测数据作了比较验证。

基于广义粒子动力学的巷道围岩弹塑性分析

提出了广义粒子动力学数值分析方法,该方法是一种无网格数值分析方法,可以考虑关联塑性流动法则和非关联塑性流动法则对岩石材料塑性变形的影响。将广义粒子动力学数值分析方法应用于巷道围岩的弹塑性分析,确定了巷道围岩的应力场、位移场和塑性区。该数值模拟结果与有限元结果吻合较好,表明将考虑岩石材料剪胀特性的弹塑性本构理论引入到广义粒子动力学数值分析方法,不失为模拟岩石类材料弹塑性破坏的一种有效数值手段,研究结果为更好地理解岩石材料的屈服破坏过程提供重要的参考。

考虑峰后特性的隧道围岩锚固力学效应

围绕处于峰后状态的隧道围岩在全长黏结锚杆支护下的力学机制进行研究。按力学特征,将在次生应力作用下的峰后状态围岩由隧道临空面往深处依次划分为残余强度区、塑性软化区及弹性变形区。基于锚杆黏结抗滑移变形支护抗力产生原理,导得锚杆轴向应力及抗剪强度方程。将全长黏结锚杆通过岩石-锚固面对围岩提供的支护力等效为围岩单元径向体积力,建立了考虑锚杆支护效应的微元体平衡方程;将该平衡方程分别与考虑峰后体积扩容及软化特征的残余带、软化带塑性相容方程联合,推出了隧道峰后围岩残余区、软化区在注浆锚杆支护下位移、应力及范围的计算公式。基于理论研究的实例分析,进一步揭示了注浆锚杆与围岩内部锚固效应,锚杆端部预紧力对峰后围岩软化、扩容性质的改善作用和对围岩各区范围发展及隧道周边变形的控制作用。

考虑损伤和扩容影响的隧洞围岩稳定性分析

为解决复杂地质构造条件下隧洞开挖后围岩支护问题,根据围岩应力分布曲线特征,将围岩划分为弹性区和塑性区。结合Drucker-Prager屈服准则,建立围岩弹塑性损伤本构模型,分析隧洞开挖后引起的围岩损伤力学性能劣化和卸载时扩容效应的作用,推导出隧洞围岩在损伤和扩容条件下弹塑性区的解析解。研究表明:随着损伤和扩容程度的增加,支护阻力和塑性区位移明显增大;塑性区半径越大时,切向应力峰值远离隧洞壁,在一定范围内对围岩的稳定影响越深;随着中间主应力系数的增大,支护阻力随之减小,考虑中间主应力系数时对支护参数的优化更加有利。

锚杆支护对围岩稳定的弹塑性力学计算及应用

概述了锚杆支护发展现状与支护原理,提出了锚杆支护对围岩稳定作用的弹塑性力学计算方法,分析了围岩为了稳定作用应用的锚杆支护。