基于多维联系云的巷道围岩稳定性评价模型

为提高地下金属矿山巷道围岩稳定性评估的准确性,根据工程实际,选取5个典型影响因素,构建了围岩稳定性评价指标体系,运用区间层次分析法(Improved Analytic Hierarchy Process, IAHP)和改进CRITIC法(Criteria Importance Though Intercrieria Correlation, CRITIC)分别计算指标主、客观权重,基于博弈论思想,确定指标最优综合权重,结合多维联系云模型理论,建立了地下金属矿山巷道围岩稳定性综合评价模型。以国内14条巷道工程为样本数据进行模型检验,并与模糊综合、物元可拓判别结果及实际情况进行对比。最后,将模型应用到某金矿巷道围岩稳定性评估中。结果表明,基于博弈论-多维联系云的地下金属矿山巷道围岩稳定性评估结果与现场调查结论完全一致,验证了本模型在巷道围岩稳定性评价方面具有可行性和有效性,可以为地下金属矿山巷道围岩稳定性评估提供一种准确的、可量化分析的新思路。

超大断面破碎软岩硐室围岩稳定性及控制技术研究

针对超大断面硐室围岩失稳问题,以锦丰金矿地下搅拌站超大断面硐室为研究对象,利用矿山地质钻孔数据库建立矿区岩石质量指标模型,并基于该模型选择搅拌站建设最优位置为150 m中段。通过实验室试验、现场调查及地应力测量确定围岩参数及应力分布特征,利用Phase2岩石力学软件对硐室开挖后的稳定性进行数值模拟分析,根据分析结果并结合工程类比法,提出管缝锚杆+挂网+湿喷混凝土+树脂锚杆+长锚索+壁后注浆+防底鼓反拱混凝土联合支护方案对围岩进行支护。采用数值模拟及现场应用效果监测方法对加固效果进行评价,结果表明:加固后的硐室最大变形量为31 mm,最大主应力为25 MPa,锚杆(索)均未发生破坏,混凝土衬砌所有单元的安全系数均大于1.2,支护结构处于合理有效的受力状态。采用该联合支护方式加固后的硐室处于稳定状态,支护效果良好,相关研究成果对类似工程具有重要借鉴意义。

在倾倒边坡中建设地下调压室的工程地质研究

扎拉水电站调压室建在山体倾倒边坡内,对该边坡及围岩稳定性的系统研究至关重要。根据岩体结构和变形破坏类型的差异,采用岩体结构、岩层转角、风化等定性因素结合波速比定量因素进行综合分区;通过现场超常规原位试验,结合反演计算,综合提出各区适宜的岩体抗剪强度参数;采用数值分析法模拟倾倒边坡变形破坏模式,并通过多种解析法校验边坡稳定性。结果表明:边坡倾倒岩体可分为层状弯曲区、碎裂拉张区、散体坠覆区;厂后倾倒边坡的主要失稳形式为拉裂-滑移-剪断和块体卸荷崩落;在倾倒边坡稳定性评价中,安全系数应取现行技术标准规定范围内的较大值,有利于保障倾倒边坡滑移稳定和坡内洞室围岩变形稳定。研究成果解决了地质条件局限和水工结构要求之间的突出矛盾,在中国水利水电建设中具有开创意义,可为倾倒边坡中工程建设提供参考。

基于分层崩落法的地下矿山开采矿体与围岩稳定性分析

本论文基于分层崩落法对地下矿山开采过程中矿体与围岩的稳定性进行了分析。通过对某地下矿山的具体工程实例,综合应用地质力学、数值模拟及现场监测等多种手段评估了矿体和围岩在开采过程中可能出现的变形与破坏机制。研究表明分层崩落法在保持矿体稳定性和围岩控制方面具有显著效果,但需要针对不同地质条件进行优化设计。本文的研究成果可为类似矿山的安全高效开采提供理论支持和实践指导。

基于改进未确知测度的含软弱夹层巷道围岩稳定性评价

为了准确评价含软弱夹层巷道围岩稳定性,以改进层次分析法和客观赋权法(CRITIC方法)计算综合权重,应用未确知测度理论(UM)计算未确知测度向量,同时引入集对分析理论(SPA)优化置信度评价过程,建立UM⁃SPA耦合分析模型,并运用该模型对某金矿含软弱夹层巷道围岩稳定性进行评价。结果表明,地应力、软弱夹层抗拉强度和软弱夹层厚度是影响该类巷道稳定性的主要因素;断面D4、D5、D6、D7、D9的集对势为微反势,有向不安全状态偏向趋势;巷道稳定性从大到小排序为:290#水平>150#水平>90#水平。实践验证表明,模型评价结果与实际吻合。

复杂地质条件下洞室群合理洞间距数值分析

卡拉水电站地下厂区结构面及软弱地层发育,地下厂房洞和主变洞的洞室间距直接影响到洞室群的安全。首先根据工程规范选定洞间距比选方案,然后采用三维离散元数值分析对比不同方案下围岩的变形、塑性区分布及应力分布特征,据此拟定两大洞室的合理洞间距为60 m,并需要对断层F152以及炭质板岩夹层影响段进行加强支护。本研究成果可供地质条件类似的大型地下洞室工程参考。

关于土体隧洞围岩稳定性分析方法的探索

长期以来,地下隧洞围岩稳定性分析没有科学合理的方法,一直停留在以洞周某点位移或塑性区大小的经验值作为判断稳定性的依据。隧洞洞周位移或收敛位移受围岩弹性模量、洞室形状大小等因素影响,洞周不同部位的位移值也不相同,很难找到统一的位移判据标准。以塑性区大小作为围岩稳定性的判据要优于位移标准,但围岩塑性区受泊松比、洞室形状大小等因素影响,不同软件计算出的塑性区大小也有差异,这种方法同样也不可靠。由此可见,传统的经验分析法不够合理。为此,提出将基于有限元强度折减法求出的安全系数作为稳定性分析判据,该判据有严格的力学依据,有统一的标准,而且不受其他因素的影响。以黄土洞室为例,提出洞室的剪切与拉裂安全系数的概念,通过不断折减土体的抗剪强度参数c,φ值或c,φ与抗拉强度,使黄土隧洞围岩塑性区不断扩展,直至塑性应变或位移发生突变时,即表明隧洞发生剪切破坏,此时的折减系数即为剪切安全系数。通过不断折减土体的抗拉强度参数,使黄土隧洞内临空面处(不包括底部临空面)围岩出现第一个单元拉裂破坏时,即表明隧洞发生拉裂破坏,此时的折减系数即为拉裂安全系数。该研究仅是对围岩稳定性分析方法的尝试性探索,供同行分析、讨论。

地下洞室围岩稳定性分析方法简述

随着可持续发展战略的提出,地下工程的开发和利用显得尤为重要。地下洞室围岩稳定性是整个工程中的关键问题,现今对地下洞室围岩稳定性研究的分析方法有很多,为了明确各种研究方法的优缺点以及适用范围,本文对现有地下洞室围岩稳定性分析方法进行了分类总结,用系统性的方法从定性、定量、可靠度等方面考虑,主要包括洞室的整体稳定性分析和洞室局部块体的稳定性分析,研究结果对地下洞室围岩稳定性设计及计算有重要的意义,最后对相关研究的现状和发展趋势做了简述。

地下工程围岩稳定性分类的突变级数法研究

提出基于突变级数理论的地下工程围岩稳定性分类的评价方法。根据突变级数理论,对影响地下工程围岩稳定性的因素(包括岩石质量指标、岩石单轴饱和抗压强度、完整性系数、结构面强度系数和地下水渗水量)进行多层次分解,对数据进行归一化处理,结合突变理论与模糊数学理论,进行综合量化运算,得到最后的评价类别。利用广州抽水蓄能电站一期工程的12个实测数据和插值法得到的18个学习样本,建立地下工程围岩稳定性分级的突变级数模型,并用于电站二期工程22处围岩的稳定性分类中。研究结果表明,突变级数法的判别结果比较符合实际,并与人工神经网络法、支持向量机法判别结果较一致,为地下工程围岩稳定性分类提供了一种新方法。

岩体参数影响大型地下洞室群围岩稳定的灵敏度分析

结合某水电站超大型地下洞室群施工过程中围岩稳定问题 ,通过岩体弹塑性理论分析以及数值模拟对岩石物理力学参数 (弹性模量E ,泊松比 μ ,粘结力C以及摩擦角 φ)不同组合的多种方案计算和分析 ,得到各岩体物理力学参数对洞室围岩稳定影响程度大小 ,为工程勘测设计和现场施工提供了较有价值的参考。

地下洞室群围岩稳定的离散元计算

针对水电工程中的地下洞室群围岩稳定问题,采用三维离散元软件3DEC,首先对围岩可能出现的破坏类型进行了分析,然后建立计算模型,对随机结构面进行了模拟,最后计算出了开挖过程中可能出现的破坏块体。使用的方法和得出的结论对类似工程具有一定的参考意义。

小湾水电站枢纽区工程地质条件

小湾工程枢纽区地震地质条件复杂,地震基本烈度为Ⅷ度。坝址区地层呈单斜构造,横河展布,陡倾上游,岩性主要为黑云花岗片麻岩、角闪斜长片麻岩。两岸山体雄厚,地下水丰富,埋藏较浅;崩塌作用普遍;卸荷作用强烈,边坡稳定条件较差。岩体中高岭土化蚀变现象较普遍,陡倾角破裂结构面发育,且分布有顺坡中缓倾角节理,存在坝基(肩)抗滑和变形稳定问题。工程区属中高地应力区,地下洞室埋藏深度大,围岩以微风化-新鲜岩体为主,总体稳定条件较好。

某大型地下洞室群围岩稳定性工程地质评价

某水电站布置有大型的地下洞室群,其规模在国内外已建和拟建的工程中都是十分罕见的。总体上说,地下厂房区岩体质量较好,但由于多期的构造作用,在厂房区岩层中发育有不同级别的结构面,对围岩的稳定性有一定影响。对此,本文运用围岩分类法和数值模拟法分析了厂房开挖后围岩的整体稳定性,然后运用UNWEDGE软件对主厂房顶拱部位的不稳定块体进行了分析评价。

基于层次分析法的地下洞室围岩分类的灰色关联模型及应用

为了克服传统围岩分类方法主观因素强、分类参数不全等缺陷,根据灰色关联分析原理,将确定的地下洞室围岩分类标准指标值设为被比较数列,将待分类围岩指标值设为参考数列,并采用层次分析法确定各分类指标的权重值,利用改进的灰色关联度计算方法确定围岩类别,构建了地下洞室围岩分类的新模型———基于层次分析法的灰色关联模型(GAM)。实例应用表明,GAM克服了传统围岩分类方法的不足,能较好地反映洞室围岩的质量等级,具有重要的推广意义。

隧道稳定性分析与设计方法讲座之三:隧道设计理念与方法

本文作为一个讲座对以往研究成果作一综述。回顾了当前采用的3种隧道设计方法,提出了基于数值极限分析的地层-结构法,克服了地层-结构法缺点,可以求得设计所需的围岩稳定安全系数,解决了当前设计中的人为性问题。对隧道深浅埋分界线进行了探索,叙述了基于散体理论的隧洞深浅埋分界标准。提出了基于弹塑性理论的隧洞深浅埋分界标准,并对2种分解标准的优缺点进行了评述。阐述了隧道设计计算的5个基本理念:1)隧道设计必须满足运行和施工中安全要求,提出初期支护后围岩安全系数必须保证施工安全;2)隧道设计计算模型必须适应不同工程地质条件、围岩压力特征,符合隧道实际受力情况;3)必须符合现代围岩压力理论与现代支护原理,充分发挥围岩自承作用;4)隧道结构计算模型也应符合结构实际受力状态,树立初期支护作为围岩加固材料,按塑性理论计算的新理念;5)采用合理的计算方法与计算参数,确保隧道设计计算的科学性。最后以一个地铁车站为例,采用本讲座提出的方法介绍了Ⅱ、Ⅲ、Ⅴ级围岩中隧道的设计方法与成果。

地下水封洞库围岩块体失稳矢量分析方法研究

基于对某地下水封洞库库区详细的地质调查和研究,运用块体理论评价围岩块体稳定性。采用块体理论分析方法之一的矢量分析法,分析出地下洞库各开挖面的可动块体,通过力学分析判别出可动块体中的关键块体,计算出其剩余下滑力和失稳形式。结果表明:此地下水封洞库稳定性较好,关键块体主要以结构面②、④单面滑动,且主要分布于洞室顶部。因此施工时应重点监测结构面②、④出露处,同时通过分析研究发现矢量法作为块体理论一种分析方法,能准确分析围岩块体稳定性,对地下水封洞库围岩稳定性评价具有一定的意义,但其在确定关键块体的具体位置,以及对于曲面洞壁块体稳定性分析均有待于进一步完善研究。

基于块体理论赤平解析法的地下水封油库围岩稳定性分析

针对块体理论赤平解析法在实际应用过程中存在的不足,对原赤平解析法进行完善和补充。在此基础上升级赤平解析法软件Block V1.0,研发Block V2.0,新增结构面特性选择、洞室断面选型等功能,并分析锦州地下水封油库在自重力、地下水和油压不同情况下的围岩稳定性。分析结果表明:(1)地下水封油库开挖面中顶板最危险,6组主要节理面中J1,J2为优势结构面,在施工期和运营期应加强监测;(2)地下水较大程度地增大块体失稳的可能性,而油压则在某种程度上对块体保持稳定起到有利作用。

地下硐室的围岩分类与稳定性评价

根据岩体结构、构造及岩石力学性质对围岩稳定状态所起重要作用 ,采用定量与定性相结合的多因素多指标的综合分类法 ,综合分析、确定围岩类别 ,科学评价硐室围岩稳定性 ,以此作为确定岩体开挖和围岩加固支护方案。

地下洞室群围岩稳定性动态风险分析及系统研发

地下洞室群围岩稳定性风险研究尚处于起步阶段,为快速准确地对施工期地下洞室群围岩稳定性风险进行动态跟踪分析,基于层次分析法和模糊综合评价法,形成监测数据、巡视检查、数值模拟三维一体的评价体系,并考虑评价指标、评价标准的动态性确定地下洞室群围岩发生事故可能性等级。根据不同围岩破坏形式,提出适用于地下洞室群围岩稳定的损失估算方法,引入当量法概念,确定地下洞室群围岩稳定损失等级。结合地下洞室群围岩发生事故可能性等级和预估的地下洞室群围岩稳定性损失等级,经风险矩阵最终确定地下洞室群围岩稳定性风险等级。采用C#.Net、SQL SERVER和Python混合编程技术,研发一套能确定地下洞室群围岩稳定性动态风险的系统。该系统应用于国内某在建大型水电站的地下洞室群,能准确确定影响地下洞室群围岩稳定性的关键因素和危险区域,实时指导施工过程,规避可能存在的风险,保证地下洞室群施工安全。

层次分析法确定影响地下洞室围岩稳定性各因素的权值

在研究大型地下洞室围岩稳定性时,综合考虑了围岩强度和刚度、洞室高度和埋深、水平向地应力及其相互间距等影响因素,采用FLAC3D软件进行了16个工况的数值模拟计算,建立了影响地下洞室稳定性的层次分析法模型,对影响稳定性的各个指标因素进行判断矩阵的构造、特征向量的求解以及一致性的检验。这种分析方法可以从总体上对各因素进行排序,为将来预测地下洞室围岩稳定性提供必要的依据。