大型地下含水体对地震波特殊反射规律的现场正演试验研究

在成功预报宜万铁路云雾山隧道大型含水溶腔的工程实践中,发现了地下大型含水体对地震波的特殊反射现象,用地震波在双相介质中的传播理论解释了这种特殊的反射现象,分析了地震波在岩石与水体界面的反射、透射规律.提出了地震波法预报中对大型地下含水体的判识准则,并于青岛胶州湾海底隧道进行了两次现场正演试验,由海底基岩对海底界面进行了探测,试验结论很好地验证了该判识准则的正确性.研究结论对于有效预报地下含水体,特别是在预防矿井、隧道等地下工程大型突水事故方面具有重要的应用和推广价值.

循环冲击下预加静载岩石损伤破坏机制

为研究深部地下工程高地应力静载与采掘爆破施工等循环扰动耦合作用下岩石的损伤破坏机制,利用自主研发的多应变率动静叠加岩石力学试验系统,开展了不同预加静载(0.45σ_(c)、0.65σ_(c)、0.85σ_(c))叠加循环冲击荷载以及相同预加静载叠加不同频率(0.5、1.0、2.0 Hz)循环冲击荷载的砂岩动静叠加试验。试验结果表明:动静叠加试验中岩石峰值强度小于静载试验,最大变形量大于静载试验,表明动静叠加荷载对岩石损伤具有显著促进作用,且不同动静荷载叠加下岩石强度、变形、破坏等演化规律具有一致性,其中峰值强度、破碎持续时间与预加静载呈线性负相关,与循环冲击频率呈对数正相关;最大应变、裂隙分形维数、碎块分形维数与预加静载呈线性正相关,与循环冲击频率呈对数负相关;不同动静叠加下岩石表面裂隙与碎块粒径分形维数演化趋势基本一致,且前者略大于后者,表明岩石表面及内部裂隙发育的同步性,相比岩石内部三维应力状态,表面更利用裂隙萌生与扩展;不同动静叠加条件下岩样破坏模式发生转变,随着预加静载的增大或冲击频率的减小,破坏模式经历“斜面剪切破坏—竖向拉伸破坏—整体爆裂破坏”的转变,且爆裂破坏位置由底部向整体扩展。为定量表征循环冲击下预加静载岩石损伤机制,结合理论分析与试验数据,建立了综合考虑静载损伤与不同峰值、频率、次数循环冲击损伤以及应变率强化效应的动静叠加损伤因子,进而开展了4组不同参数下的动静叠加试验,理论计算与试验结果对照误差率分别为0.5%、1.8%、0.6%、1.7%,误差均较小;但基于动静叠加损伤因子的理论计算强度均小于试验强度,初步分析这是由于高频循环冲击下损伤发育存在细观滞后性,循环冲击实际产生的累积损伤小于单次冲击损伤的循环次数倍,后期可开展细观测试,探索循环冲击下岩石细观损伤演化规律,进一步完善理论模型。

预应力锚索在滑坡体加固中的影响因素分析

预应力的不稳定变化关系到工程运营期的安全性,因而,研究锚固力的波动变化显得非常重要。结合实际工程,据现场监测资料,对边坡加固工程锚固力的变化进行了分析研究,并分析了施工过程中及雨季预应力在各种影响因素作用下的变化规律,最后,提出了针对性的施工建议。

软岩边坡加固中锚索预应力变化影响因素分析

预应力锚索被广泛应用于边坡加固,并获得了良好的加固效果和经济效益,但针对锚索预应力的影响因素及变化规律的研究还不多见。本文简要分析了预应力锚索的受力形式,结合实际软岩边坡工程,比较分析施工期和雨季中大量的监测数据,详细探讨了边坡在最不利时期中影响预应力变化的主要因素及变化特点。主要包括锚索材料、施工影响及外部因素等,对进一步综合归纳预应力变化的规律及计算模型的确定有一定的参考价值。

不同倾角节理组和锚固效应对岩体特性的影响

首先采用DDARF(discontinuous deformation analysis for rock failure)分析方法对双裂隙岩块进行单轴和双轴压缩模拟试验,研究了裂隙角度和侧向应力大小对岩块特性的影响,得到了裂隙岩块在这两种加载试验中的破坏过程、应力-应变曲线以及岩块中裂隙的起裂应力和岩块的峰值强度。在双轴压缩模拟试验中绘制了裂隙角度为45°的岩块在不同侧向压力下的强度包络线。其次,采用DDARF分析方法模拟劈裂试验中含裂隙试块的锚固效果,得到了4种不同锚固角度试块的轴向荷载–位移变化曲线和裂隙扩展规律。模拟结果与前人的类似条件下的试验结果相符良好。随后又将双裂隙试块双轴压缩模拟试验中得到的参数运用到一个地下洞室的工程实例中,用等效力学特性的方法分析对比了完整岩体和节理岩体洞室开挖完成后的破损状态的差异。最后运用DDARF分析方法研究了随机生成4组节理岩体的地下洞室的稳定性,得到了洞室节理围岩的裂隙扩展过程。同时通过对关键点位移的监测分析了锚杆的锚固效应。

刚性桩横向承载力数值分析

用有限差分方法对横向荷载作用下刚性桩与土的相互作用进行了三维数值分析,发现刚性桩承载力的计算值与试验值相差不大。着重对刚性桩横向承载力随桩埋置参数和土力学参数的变化规律进行了系统分析,研究发现:刚性桩横向承载力与土的弹性模量有重要关系;承载力与土的凝聚力和桩土界面摩擦系数呈近似线性关系;承载力随土的内摩擦角增大而明显增大,但剪胀角对承载力的影响很小,并得到了粗糙桩承载力与光滑桩承载力及摩擦系数的关系。

平行节理岩体的围岩稳定性DDARF分析

利用非连续变形分析岩石断裂方法(Discontinue Deformation Analysis for Rock Failure,DDARF)数值模拟技术对平行节理岩体试件进行理论分析和数值模拟,研究了不同侧压力状态和原生裂隙角度等物理参数对剪切破坏和峰值强度的影响程度,指出侧压力和裂隙角度是岩体发生剪切破坏的主要原因。依据实际地下工程情形,建立具有平行节理岩体的地下洞室模型,并利用非连续变形分析方法(Discontinue Deformation Analysis,DDA)模拟地下洞室开挖过程围岩结构位移和稳定性分析,研究结果表明,平行节理岩体在不同地应力条件和裂隙角度下对洞室周围岩体稳定性具有不同程度的影响。

济南市基坑支护设计系统

介绍了济南市基坑设计系统及其构造,分析了基坑设计方法,讨论了软件的系统功能。采用面向对象的技术分析软件的构建过程,从基坑设计过程中提出系统的重要概念,给出了系统的概念图。同时,将系统的工作流程进行了分解,展示了系统活动,给出了活动图,最后归纳了系统的特点。

二次压浆小桩用于地基抗震加固

二次压浆小桩在小桩成桩后,通过预埋的压浆管对桩端及桩侧高压注入水泥浆液,使桩端持力层得以固结密实,桩侧摩阻力增大,提高地基土的整体抗剪强度,防止液化土层流动,从而达到抗震加固的目的。文章介绍了用二次压浆小桩对山东荷泽电厂1号机组电除尘改造工程的地基处理方法及良好效果。

广西盐田石灰石矿山滨海岩溶区导水通道关键探查技术及应用

广西合浦县盐田石灰石矿属于三面环海的凹陷式矿山,常年潮汐冲刷侵蚀作用导致该区域岩溶发育程度高,地层富水性强。潮汐水位变化对浅部地层岩溶构造的充水状态起决定性作用,浅部地层的岩溶构造充水率低不利于低阻显影,给导水构造精细化探查及后期注浆帷幕的布置带来困扰。基于区域潮汐水文特点,采用“瞬变电磁-高密度电法-微动探测-高潮水位时段”的手段,将空间与时间相结合,降低了物探手段单一、测线空间布置不当和潮位过低造成的误差。钻探工程验证结果表明,该组方法有效预测了导水构造的规模和范围,为类似滨海岩溶地区的导水构造精细化探查提供借鉴。

交通隧道高强约束混凝土拱架性能研究与应用

在交通隧道,尤其是大断面交通隧道建设过程中常面临开挖扰动剧烈,围岩控制困难,传统支护强度不足,易出现支护构件破断、拱架屈曲失稳、拱顶冒落掉块等问题。约束混凝土拱架是一种高强、高刚、稳定性好的新型支护形式,能够满足此类隧道的围岩控制要求。目前针对交通隧道约束混凝土拱架的研究均为单榀小比尺试验,无法模拟现场拱架之间的协同承载,试验结果与现场拱架真实受力和变形情况存在较大差别。基于此,研发了交通隧道支护结构大型力学试验系统,开展了组合工字钢拱架、组合约束混凝土拱架与单榀约束混凝土拱架的大比尺力学性能对比试验,研究了拱架的变形破坏机制与整体承载性能。试验结果表明:(1)工字钢拱架整体呈现"拱顶弯曲,拱腰弯扭,拱架变扁平"的变形形态,变形破坏严重。2类约束混凝土拱架的节点位置在加载后期出现大变形或破坏,单榀拱架拱顶出现平面内弯曲,整体变形较为明显,组合拱架除节点处焊缝撕裂外,加载结束时整体未出现较大变形。(2)组合约束混凝土拱架的刚度和承载能力分别是组合工字钢拱架的2.51倍和2.63倍,是单榀约束混凝土拱架的4.18倍和2.78倍,组合约束混凝土拱架稳定性能和承载能力较高。(3)试验拱架均呈现出拱顶、拱底外侧受压,拱腰外侧受拉的受力特性,拱顶位置应力的增长速率较快,拱腰位置由于向外变形受限,易发生平面外失稳,拱顶和拱腰是拱架的关键受力位置。在上述研究的基础上,提出了约束混凝土支护体系在交通隧道中应用的工程建议,研究成果可为该类支护体系的设计和后期研究提供依据。