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天山胜利隧道敞开式TBM钢管片支护作用效果研究

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隧道建设（中英文） 2024年第5期44卷 984-990页

作者：李林峰谭忠盛周振梁彭文波北京交通大学城市地下工程教育部重点实验室北京100044 中交第二公路勘察设计研究院有限公司湖北武汉430056

针对TBM穿越断层破碎带地层洞壁围岩松动掉块严重的问题,依托乌尉天山胜利隧道,采用数值模拟的方法,通过对比研究传统支护方式与新型钢管片支护方式下围岩变形和围岩塑性区情况,研究钢管片支护的作用效果;同时,为说明不同支护的适用条件... 详细信息

针对TBM穿越断层破碎带地层洞壁围岩松动掉块严重的问题,依托乌尉天山胜利隧道,采用数值模拟的方法,通过对比研究传统支护方式与新型钢管片支护方式下围岩变形和围岩塑性区情况,研究钢管片支护的作用效果;同时,为说明不同支护的适用条件,采用现场调研方法开展不同支护方式下施工效率和经济性对比分析。结果表明:1)断层破碎带地层中,当围岩出露护盾后,变形量与塑性区范围增大,围岩破坏程度加剧,以锚杆和钢拱架为主的传统支护方式无法较好地控制围岩变形和塑性区发展。2)断层破碎带地层中,钢管片支护较传统支护的围岩累计沉降值降低53%,围岩变形收敛快,能更好地控制围岩变形和发展。3)钢管片支护较传统支护的围岩塑性区范围小,其中边墙的最终塑性区缩小44%,且钢管片支护可实现早封闭、及时支护,塑性区均匀,更有利于围岩的稳定。4)一般地层中,传统支护方式的经济性和效率更佳;断层破碎带地层中,钢管片支护方式可提供安全作业空间,减小钢拱架+喷锚支护作业量,较传统支护经济性和施工效率更佳。

关键词：天山胜利隧道敞开式TBM 断层破碎带支护方式围岩稳定性钢管片支护

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基于岩体质量等级的巷道围岩承载结构分析

金属矿山 2022年第8期51卷 63-68页

作者：王玺刘焕新刘震郭奇峰张杰马驰山东黄金集团深井开采实验室山东莱州261442 北京科技大学土木与资源工程学院北京100083

针对深部开采下巷道稳定性问题,以某铅锌矿568 m水平中段巷道为工程背景,通过支撑结构理论计算模型,结合FLAC3D数值模拟实验,揭示不同岩体质量等级下巷道承载结构分布特征,分析岩体质量等级对各承载结构区域下最大、最小主应力分布及塑... 详细信息

针对深部开采下巷道稳定性问题,以某铅锌矿568 m水平中段巷道为工程背景,通过支撑结构理论计算模型,结合FLAC3D数值模拟实验,揭示不同岩体质量等级下巷道承载结构分布特征,分析岩体质量等级对各承载结构区域下最大、最小主应力分布及塑性破坏特征的影响。研究发现:(1)岩体质量等级每提高一级,浅、深和关键支撑层厚度分别平均增加0.43、0.65、0.21 m,该矿深部巷道的浅、深和关键支撑层厚度分别在0.42~0.85、2.31~3.08、0.46~1.02 m之间;(2)随着岩体质量等级的增加,各支撑层内最大、最小主应力值呈增加趋势,不同区域内应力分布具有明显的差异性;(3)关键支撑层外边界到巷道边界之间的围岩会发生塑性破坏;围岩强度较低时,浅部支撑层内巷道底板及拱角容易出现拉伸破坏,这导致部分巷道出现底角破碎、两帮岩体沿节理面破坏的现象。岩体质量等级越高,关键支撑层离巷道越远,塑性破坏范围越大。

关键词：围岩稳定性承载结构岩体质量等级数值模拟

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切顶参数对沿空留巷围岩稳定性的影响研究

矿业科学学报 2022年第3期7卷 322-332页

作者：盛奉天张勇魏文胜段玉清毛凯斌中国矿业大学(北京)能源与矿业学院北京100083 山西汾西矿业(集团)有限责任公司山西介休032000

切顶参数作为切顶卸压沿空留巷技术的核心问题之一,对留巷围岩稳定性影响较大。本文以曙光矿1226工作面为工程背景,通过理论分析初步得到了切顶高度和切顶角度的参考值分别为7.1~9.5 m和11.4°;通过数值模拟从切顶效果和围岩变形两种角... 详细信息

切顶参数作为切顶卸压沿空留巷技术的核心问题之一,对留巷围岩稳定性影响较大。本文以曙光矿1226工作面为工程背景,通过理论分析初步得到了切顶高度和切顶角度的参考值分别为7.1~9.5 m和11.4°;通过数值模拟从切顶效果和围岩变形两种角度对切顶高度分别为4 m、7 m、10 m、13 m及切顶角度分别为0°、10°、15°、20°、30°时顶板垮落形态、顶板下沉量和实体煤帮应力分布进行了分析,结果表明最优切顶参数为切顶高度10 m、切顶角度15°;通过现场爆破试验,确定了最佳炮孔间距、爆破方式及装药量;留巷后对工作面后方巷道围岩变形进行了监测,巷道围岩变形量小,留巷效果良好。

关键词：切顶参数沿空留巷围岩稳定性数值模拟现场试验

黄土损伤模型及其在隧道施工稳定性分析中的应用

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地下空间与工程学报 2023年第2期19卷 640-649页

作者：宋战平吴友川周冠男潘红伟肖珂辉西安建筑科技大学土木工程学院西安710055 陕西省岩土与地下空间工程重点实验室西安710055 西安建筑科技大学隧道与地下结构工程研究所西安710055 中国铁建大桥工程局集团有限公司天津300300 中铁北京工程局集团第一工程有限公司西安710100

为了更加正确合理地对黄土隧道施工的围岩稳定性进行判别,建立了黄土的损伤统计本构模型,并提出了一种判别隧道施工稳定性的极限应变法。假设黄土微元强度分布服从复合幂函数,基于连续介质损伤力学理论以及等效应变理论,同时考虑围压和... 详细信息

为了更加正确合理地对黄土隧道施工的围岩稳定性进行判别,建立了黄土的损伤统计本构模型,并提出了一种判别隧道施工稳定性的极限应变法。假设黄土微元强度分布服从复合幂函数,基于连续介质损伤力学理论以及等效应变理论,同时考虑围压和含水量对黄土变形模量的影响,利用统计学的方法建立了一个能够反映不同含水量和不同围压条件下黄土应力应变关系的本构模型。经验证,建立的模型可以较好地反映黄土在受荷全过程中的应变硬化特性,尤其是在低围压条件下的应变软化特性。通过本文所建立的黄土损伤统计本构模型,在原有的围岩极限应变判断法基础上对围岩界限应变求解公式进行修正,最终提出了一个适用于黄土地层的隧道施工稳定性判别方法,并将其应用于实际工程中。

关键词：黄土损伤统计本构模型围岩稳定性极限应变法

地下水封洞库施工质量检测及管理工作改进探讨

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长江科学院院报 2023年第10期40卷 142-147页

作者：荆少东中国海洋大学环境科学与工程学院山东青岛266100 中石化石油工程设计有限公司山东东营257100

相较其他石油存储型式,地下水封石油洞库具有安全、经济、环保等显著优势,地下洞库的施工质量是发挥这些优势的前提。目前我国大型地下水封石油洞库施工质量检测存在技术力量投入不足和管理流程不畅等弊端,导致洞库工程建设质量存在隐患... 详细信息

相较其他石油存储型式,地下水封石油洞库具有安全、经济、环保等显著优势,地下洞库的施工质量是发挥这些优势的前提。目前我国大型地下水封石油洞库施工质量检测存在技术力量投入不足和管理流程不畅等弊端,导致洞库工程建设质量存在隐患,影响洞库工程优势发挥。明确了工程质量检测对保障洞库工程建设质量、促进工程动态设计和加强过程控制的重要意义,考虑地下水封石油洞库工程在围岩稳定性、水封性和维修条件等方面的显著特点,剖析了水封洞库工程施工质量控制及检测的重点,针对现阶段洞库工程质量检测及管理模式中存在的问题,探讨了在洞库工程现场设立第三方试验室的作用及优势,提出了保障第三方试验室有效运行的合理化措施,并提出了开展水封洞库工程质量检测专项技术规程编制等建议。

关键词：水封洞库围岩稳定性水封条件施工质量检测第三方试验室

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小净距隧道穿越岩堆体综合加固方案效果分析

公路 2024年第3期 393-399页

作者：厉工厂倪超超谭飞汤瑞张少国张羽安徽建工建设投资集团有限公司中国地质大学(武汉)工程学院

山区隧道穿越岩堆体时，开挖扰动易导致上覆岩堆体产生局部或整体性的失稳破坏，引起工程地质灾害。以某穿越岩堆体的小净距隧道为工程背景，采用FLAC 3D软件进行数值仿真计算，对无加固措施、仅在上覆岩堆体注浆加固和岩堆体注浆结合... 详细信息

山区隧道穿越岩堆体时，开挖扰动易导致上覆岩堆体产生局部或整体性的失稳破坏，引起工程地质灾害。以某穿越岩堆体的小净距隧道为工程背景，采用FLAC 3D软件进行数值仿真计算，对无加固措施、仅在上覆岩堆体注浆加固和岩堆体注浆结合锚索支护双重加固等3种工况进行模拟计算，对比分析了岩堆体表面变形、隧道内拱顶沉降以及隧道上覆围岩沉降变形趋势，评估不同加固方案的实施效果。结果表明：地层注浆对控制隧道内的拱顶沉降具有较好的效果；锚索支护结合地层注浆综合加固方案可有效抑制岩堆体在隧道开挖扰动下的变形，有助于提升岩堆体的稳定性。综合加固方案可以较好地解决小净距隧道穿越岩堆体诱发的工程问题，可为类似工程提供一定的参考。

关键词：小净距隧道岩堆体数值模拟注浆加固锚索加固围岩稳定性

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软弱夹层对金矿深部巷道围岩稳定性影响研究

矿业研究与开发 2023年第9期43卷 127-133页

作者：任家苇左宇军林健云陈庆港金开玥荣鹏贵州大学矿业学院贵州贵阳550025 贵州大学资源与环境工程学院贵州贵阳550025

含软弱夹层巷道围岩稳定性是黔西南金矿深部开采过程中遇到的一大难题。为保障矿山安全高效生产,采用FLAC3D模拟软件建立不同软弱夹层产状对巷道围岩稳定性影响的分析模型,研究巷道埋深、软弱夹层倾角和位置对巷道工作面稳定性的影响。... 详细信息

含软弱夹层巷道围岩稳定性是黔西南金矿深部开采过程中遇到的一大难题。为保障矿山安全高效生产,采用FLAC3D模拟软件建立不同软弱夹层产状对巷道围岩稳定性影响的分析模型,研究巷道埋深、软弱夹层倾角和位置对巷道工作面稳定性的影响。结果表明:随着埋深的增加,巷道围岩变形量和塑性区体积均逐渐增大;当软弱夹层倾角在0°~40°范围内时,随着倾角的增加,巷道围岩变形量和塑性区体积均逐渐增大;当软弱夹层倾角大于0°时,巷道表面位移呈现不对称性:左拱肩>右拱肩,左帮>右帮,左拱脚围岩的塑性区体积逐渐变小。研究结果可为类似巷道工程支护提供一定的参考依据。

关键词：软弱夹层深部巷道围岩稳定性数值模拟

高应力煤体小煤柱护巷围岩稳定性控制技术研究

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煤炭工程 2023年第12期55卷 71-77页

作者：于健浩刘鹏亮崔锋中煤科工开采研究院有限公司北京100014 天地科技股份有限公司开采设计事业部北京100013

高应力环境临空小煤柱巷道面临围岩稳定性差,巷道维护难度大等问题,以福达煤矿15#煤层5 m小煤柱应用现场为背景,针对影响小煤柱巷道围岩稳定性的关键因素,包括:地应力水平高、围岩稳定性差、煤柱内部遗留钻场空区等,提出了侧向水力压裂... 详细信息

高应力环境临空小煤柱巷道面临围岩稳定性差,巷道维护难度大等问题,以福达煤矿15#煤层5 m小煤柱应用现场为背景,针对影响小煤柱巷道围岩稳定性的关键因素,包括:地应力水平高、围岩稳定性差、煤柱内部遗留钻场空区等,提出了侧向水力压裂卸压、临空巷道围岩稳定性控制及煤柱内隐蔽钻场高水材料充填技术方案,并开展现场应用,结果表明:(1)水力压裂关键层位起裂压力峰值为26.5 MPa,各孔最大压力均值22.3 MPa,孔内原生裂隙受高压水挤压作用逐渐张开,对顶板完整性的弱化作用显著;(2)基于巷道矿压数据分析结论,顶板锚杆应力峰值为108 kN,帮锚杆应力峰值为86 kN,均远低于锚杆的屈服载荷,未出现断锚现象。巷道两帮及顶板下沉量均在可控范围内,巷道收缩量较小,围岩整体稳定性得到有效控制;(3)隐蔽钻场充填高水材料总体积682.9 m3,高于钻场空区总体积,每个充填钻孔均保证返浆后停止注浆,钻场充满率较高,残留1.5 m煤柱稳定性较好,达到了预期效果。

关键词：高应力煤体小煤柱护巷水力压裂围岩稳定性钻场充填

基于OBLFOA-PP-BC的围岩稳定性二维评价模型

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长江科学院院报 2022年第4期39卷 140-148页

作者：陈光耀汪明武金菊良合肥工业大学土木与水利工程学院合肥230009

投影寻踪是一种解决复杂围岩稳定性评价问题较为有效的不确定性分析方法,但其结果受投影方向的影响和控制。为寻求最优的投影方向向量和体现寻优过程的不确定性,探讨了寻求最佳投影方向向量的反向学习果蝇优化算法,进而利用该算法改进... 详细信息

投影寻踪是一种解决复杂围岩稳定性评价问题较为有效的不确定性分析方法,但其结果受投影方向的影响和控制。为寻求最优的投影方向向量和体现寻优过程的不确定性,探讨了寻求最佳投影方向向量的反向学习果蝇优化算法,进而利用该算法改进围岩稳定性投影寻踪评价模型。针对投影寻踪方法常出现分级阈值难以划分情形,利用实测样本的最佳投影值,通过逆向云算法构建了不同等级围岩的正态云模型,进而有效解决了阈值难以划分问题。为判定模型评价结果可靠度和评价过程模糊性,引入模糊熵E作为辅助参评量和等级评价结果L共同构成二维评价模式(L,E)。围岩稳定性评价指标多种多样且评价体系不唯一,选取2个采用不同评价指标体系的实例予以应用,并与其他方法作对比分析。结果表明,该模型应用于围岩稳定性评价有效可行,且评价结果客观准确,为围岩稳定性分级提供了新参考。

关键词：围岩稳定性反向学习果蝇算法(OBLFOA) 投影寻踪逆向云模糊熵