片岩隧道围岩稳定性与断面轮廓分形维数关系

在薄层状片岩隧道中,隧道超欠挖对于围岩稳定性有一定的影响。通过Python编程,采用盒维数法计算断面轮廓分形维数的方法,对某隧道10个超欠挖断面进行分形维数的计算。并通过数值模拟的方法,计算了薄层状片岩隧道在超欠挖状态下拱顶的应力集中系数和最大位移影响系数,作为评价围岩稳定性的指标。结合分形理论建立的断面轮廓分形维数与薄层状片岩隧道围岩稳定性关联模型,发现分形维数和围岩稳定性的最佳函数关系为线性关系,回归系数为0.87;而超欠挖百分比与二者并没有直接的线性关系。研究此种围岩条件下隧道超欠挖与围岩受力状况之间的规律关系,对指导薄层状片岩中隧道的开挖有现实意义。

砂卵石地层地铁盾构盘形滚刀磨蚀性研究

刀具磨损一直是影响盾构法施工质量及进度的关键问题,其在砂卵石地层中表现得尤为明显。为了研究砂卵石地层地铁盾构滚刀磨蚀性的规律,本文依托成都地铁1、7号线,首先分析了掘进机掘进参数和砂卵石地层不均一性对滚刀磨损的影响,总结了影响滚刀磨损量的各种因素;然后模拟现场情况制备室内岩箱模型,借助滚刀岩机作用实验台进行了不同刀具布置位置的磨损试验,通过3D扫描仪测得滚刀的磨损量,根据磨损量预测模型计算磨损系数,得到了砂卵石地层刀具的磨蚀规律;最后跟现场实测结果进行对比分析,试验结果与实测结果相吻合,通过室内试验测得的磨损系数,将其应用到现场实测中,推测出最长掘进距离,能够做到较为准确预测刀具磨损严重时盾构机掘进的距离,不需开舱检查即可判断滚刀磨损轻重,节约了施工时间。研究成果可为砂卵石地层盾构掘进提供一定的借鉴和指导作用。

基于分形理论构建随机粗糙节理模型的方法研究

粗糙节理三维形貌特征是影响岩体沿节理面剪切力学性质的关键因素。采用3D扫描方法重构巴西劈裂试验得到的砂岩张节理表面形貌模型。根据粗糙节理表面统计自相似性质,引入地形学领域广泛应用的随机分形数字高程模型生成方法,通过调节不同的随机参数d,采用"菱形–正方形"算法迭代生成一系列不同形貌特征的分形粗糙表面数字高程模型,并将其与天然砂岩张节理进行形貌特征比较。采用三维盒维数法计算天然砂岩张节理以及随机构建的分形高程模型的分形维数,并基于选定的剪切方向统计2种模型的视倾角统计分布规律。分别以分形维数以及视倾角统计分布标准差为表征粗糙模型三维形貌特征的参数,确定了该天然张节理的形貌特征参数对应的粗糙度水平符合随机参数d=2~3 mm范围的分形高程模型的粗糙度水平,验证了基于分形理论构建随机数字高程模型的方法在模拟构建粗糙节理表面模型方面的可行性。