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考虑锚-岩界面相对滑移的圆形巷道全长锚固锚杆力学性能研究

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采矿与安全工程学报 2024年第1期41卷 123-133页

作者：李阿康岳中文王鹏任猛姚达中国矿业大学(北京)力学与土木工程学院北京100083 山西华兴铝业有限公司山西吕梁035300

为了更好地揭示全长锚固锚杆与围岩的相互作用机制,基于圆形巷道弹塑性变形理论,通过考虑锚杆与围岩之间的相对运动,建立了全长锚固锚杆与围岩耦合作用的弹塑性力学模型。基于有限差分法(FDM)提出了一种求解耦合力学模型的简化数值程序... 详细信息

为了更好地揭示全长锚固锚杆与围岩的相互作用机制,基于圆形巷道弹塑性变形理论,通过考虑锚杆与围岩之间的相对运动,建立了全长锚固锚杆与围岩耦合作用的弹塑性力学模型。基于有限差分法(FDM)提出了一种求解耦合力学模型的简化数值程序,利用MATLAB软件编程得出了所提出模型的数值解。通过与现场监测数据的比较,验证了所提出模型的正确性。随后基于该模型分析了岩体的弹性模量、剪胀角以及托盘刚度对锚杆支护性能的影响。最后,为探究锚杆的最佳安装时间分析了不同应力释放率下锚杆的支护性能。结果表明,当应力释放率未超过60%之前,锚杆的支护效果随应力释放速率的增加而线性下降;之后,锚杆的支护效果迅速下降。因此,采用全长锚固锚杆支护时最好在巷道开挖后应力释放率未超过60%之前进行。

关键词：全长锚固锚杆有限差分法剪胀角托盘刚度应力释放率

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上软下硬地层盾构隧道围岩应力释放率研究

隧道建设（中英文） 2022年第4期42卷 594-601页

作者：王士民彭小雨陈兵王先明阮雷西南交通大学交通隧道工程教育部重点实验室四川成都610031 中建丝路建设投资有限公司陕西西安710075

为解决盾构隧道在上软下硬地层中掘进时开挖面应力释放率难以确定的问题,基于一种既有的体积损失率迭代求解应力释放率的方法,依托广州地铁21号线盾构穿越上软下硬地层实际工程,通过数值模拟研究掌子面不同软硬岩比例、不同埋深条件下... 详细信息

为解决盾构隧道在上软下硬地层中掘进时开挖面应力释放率难以确定的问题,基于一种既有的体积损失率迭代求解应力释放率的方法,依托广州地铁21号线盾构穿越上软下硬地层实际工程,通过数值模拟研究掌子面不同软硬岩比例、不同埋深条件下的应力释放率变化趋势,并结合现场实测资料进行对比分析。研究结果表明:1)在盾构隧道掘进穿越上软下硬地层分界面的过程中,围岩的初次应力释放率范围基本保持在24%~36%,且随掌子面硬岩比例的增加呈线性增加趋势;2)相对于围岩条件而言,埋深对应力释放率的影响更小。此外,在盾构隧道穿越上软下硬地层的全过程模拟中,根据围岩变化情况随不同开挖步动态调整应力释放率这一做法较全程取一固定应力释放率值更为合理。

关键词：盾构隧道数值模拟应力释放率上软下硬地层

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保护层开采下伏煤岩应力释放与卸压程度识别

煤炭学报 2024年

作者：柴敬兰浩马晨阳张丁丁雷武林郑忠友朱磊韩刚解嘉豪孙凯陈云民丁国利缪小冬张有志中煤能源研究院有限责任公司西安科技大学能源学院西安科技大学教育部西部矿井开采与灾害防治重点实验室陇东学院能源工程学院中天合创能源有限责任公司

保护层开采是有效防治煤矿冲击地压灾害的方法之一，其下伏煤岩的卸压程度衡量是关键，提出了以应力释放率为指标的卸压程度判别方法。通过弹塑性力学理论建立了底板力学模型，给出底板任意一点的应力释放率计算式；结合滑移线场理论，... 详细信息

保护层开采是有效防治煤矿冲击地压灾害的方法之一，其下伏煤岩的卸压程度衡量是关键，提出了以应力释放率为指标的卸压程度判别方法。通过弹塑性力学理论建立了底板力学模型，给出底板任意一点的应力释放率计算式；结合滑移线场理论，分析了工作面推进过程中底板的力学状态及破坏形式；运用数值模拟计算获得了底板沿工作面走向及倾向的应力释放率分布规律，并与应力释放率计算式相比较，其两者的分布曲线具有较好的一致性；采用分布式光纤及光纤光栅监测技术，以葫芦素煤矿2-1煤21104工作面底板不同深度的应力监测结果分析应力释放的规律。结果表明：受煤层开采及底鼓影响，底板5m范围内的应力扰动较为剧烈，应力释放率表现出了不规律性；获得了底板不同深度的应力释放率峰值及平稳值。依据应力释放率分布曲线，揭示了卸压程度与底板深度、回采工作面推进距离的变化规律，得出底板深部岩层的应力相比浅部岩层其恢复速率更快、所需时间更短。保护层开采下伏煤岩在底板10m、20m及30m处，卸压程度最大可达44%、64%及85%，而随着底板应力的逐渐恢复，最终达到56%、72%及89%，且卸压程度由卸压前期到后期的过程中，其底板的卸压角及卸压范围在逐渐增大，研究结果对保护层开采底板卸压识别、指导保护层合理开采具有重要的理论和实践意义。

关键词：保护层开采冲击地压应力释放率光纤监测技术卸压程度

应力释放率对超大断面小净距浅埋隧道的开挖影响研究

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应用力学学报 2018年第3期35卷 668-674页

作者：但路昭罗红星邓琴王东英秦雨樵云南省大永高速公路建设指挥部大理671000 云南省公路开发投资有限责任公司昆明650200 中国科学院武汉岩土力学研究所岩土力学与工程国家重点试验室武汉430071 中国科学院大学北京100000

依托某高速公路隧道工程,基于空间反向荷载法和CRD施工工法,分析了不同应力释放率下浅埋隧道围岩变形及地表沉降规律。得出以下结论:(1)随着应力释放率的增大,浅埋隧道洞周竖向位移及地表沉降明显增大,围岩塑性区范围也明显增大;(2)在... 详细信息

依托某高速公路隧道工程,基于空间反向荷载法和CRD施工工法,分析了不同应力释放率下浅埋隧道围岩变形及地表沉降规律。得出以下结论:(1)随着应力释放率的增大,浅埋隧道洞周竖向位移及地表沉降明显增大,围岩塑性区范围也明显增大;(2)在小净距浅埋隧道变形计算中,应力释放率越小,左、右幅隧道开挖引起地表相对干扰越大。当应力释放率取50%时,左洞隧道开挖引起的右洞地表隆起值大于其自身开挖引起的位移值,右洞上部地表隆起,最终导致隧道上方公路可能出现拉裂现象。

关键词：应力释放率浅埋隧道变形塑性区

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一种改进的隧道开挖应力释放率确定方法

岩石力学与工程学报 2015年第11期34卷 2251-2257页

作者：杨友彬郑俊杰赖汉江吴雪光华中科技大学岩土与地下工程研究所湖北武汉430074

为探求一种简单有效的求解隧道开挖应力释放率的方法,基于应力释放率可近似等效为位移释放率的原理,提出一种通过体积损失率求解应力释放率的方法。同时,依托于软弱围岩隧道,详述不同施工工法的应力释放率求解过程,分析各工法应力释放... 详细信息

为探求一种简单有效的求解隧道开挖应力释放率的方法,基于应力释放率可近似等效为位移释放率的原理,提出一种通过体积损失率求解应力释放率的方法。同时,依托于软弱围岩隧道,详述不同施工工法的应力释放率求解过程,分析各工法应力释放率的变化规律。计算结果表明:各工法的不同开挖部对应不同的应力释放率,后开挖部因受先行开挖的扰动,其应力释放率普遍大于先开挖部;除CD法外,其余工法的平均应力释放率均随施工工法的改进而逐渐变小。求解的各工法应力释放率可作为基准应力释放率,为同类隧道支护设计及施工工法优化提供一定的理论指导,具有重要的工程应用价值。

关键词：数值模拟应力释放率体积损失率施工工法

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山岭隧道开挖应力释放率研究

四川建筑科学研究 2017年第3期43卷 153-158页

作者：孙亚奇杜守继上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院上海200240

在隧道开挖与支护过程的数值分析中,确定隧道开挖应力释放率是比较困难的一个问题。本文通过数值模拟方法,分析了围岩等级、开挖形状、开挖尺寸、隧道埋深以及侧压力系数等5个因素对隧道开挖应力释放率的影响程度。结果表明:影响开挖应... 详细信息

在隧道开挖与支护过程的数值分析中,确定隧道开挖应力释放率是比较困难的一个问题。本文通过数值模拟方法,分析了围岩等级、开挖形状、开挖尺寸、隧道埋深以及侧压力系数等5个因素对隧道开挖应力释放率的影响程度。结果表明:影响开挖应力释放率的主要因素为围岩等级,并得到不同等级围岩隧道开挖应力释放率取值范围;其余4个因素对开挖应力释放率影响相对较小,为次要因素。因此,在数值模拟隧道开挖时,可以主要依据围岩等级来确定隧道开挖应力释放率。

关键词：数值模拟应力释放率位移释放率围岩等级

基于应力释放率的大跨径回填土隧道的围岩稳定性研究

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中外公路 2018年第6期38卷 173-177页

作者：陈京贤曾德荣王俊召陈彬科胡晓莉重庆交通大学土木工程学院重庆市400074 重庆交通大学工程设计研究院有限公司

以重庆轨道交通环线单洞双线区间隧道某标段为例,采用有限元软件Midas/GTS进行数值分析,研究回填土隧道围岩应力应变随施工过程的变化规律,并探讨了应力释放率以及注浆不同尺寸对围岩稳定性的影响。研究表明:大跨径回填土隧道开挖完毕,... 详细信息

以重庆轨道交通环线单洞双线区间隧道某标段为例,采用有限元软件Midas/GTS进行数值分析,研究回填土隧道围岩应力应变随施工过程的变化规律,并探讨了应力释放率以及注浆不同尺寸对围岩稳定性的影响。研究表明:大跨径回填土隧道开挖完毕,拱顶沉降最大值出现在隧道开挖起始端,水平净空收敛最大值出现在开挖末端;隧道应力释放率增大,拱顶沉降和水平净空收敛增幅剧烈;管棚注浆起始厚度为0.4m时,隧道拱顶沉降、水平净空收敛值、路面沉降分别减少36.5%、47.0%和18.6%,注浆厚度由0.4m增加到1.6m,隧道拱顶沉降和水平净空收敛值分别减少14.2%和14%。

关键词：回填土隧道轨道交通管棚注浆应力释放率

应力释放率对弧形门竖井闸室初期支护的影响研究

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四川水利 2016年第5期37卷 59-64页

作者：孔科汤雷郭长江中国电建集团成都勘测设计研究院有限公司成都610072

长河坝水电站中期导流洞弧形门竖井闸室地质条件复杂,分层开挖过程中围岩的应力释放率直接影响初期支护和后期支护的参数。本文基于ABAQUS有限元软件,建立了中期导流洞弧形门竖井闸室的三维有限元模型,采用摩尔-库伦(Mohr-coulomb)屈服... 详细信息

长河坝水电站中期导流洞弧形门竖井闸室地质条件复杂,分层开挖过程中围岩的应力释放率直接影响初期支护和后期支护的参数。本文基于ABAQUS有限元软件,建立了中期导流洞弧形门竖井闸室的三维有限元模型,采用摩尔-库伦(Mohr-coulomb)屈服准则、非关联流动法则,对闸室竖井的开挖与支护进行了全过程模拟,研究了围岩开挖后的应力释放率对初期支护的影响。

关键词：竖井闸室应力释放率非线性非关联流动有限元应力与变形长河坝水电站

山岭隧道围岩应力释放率对支护系统影响规律研究

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山岭隧道围岩应力释放率对支护系统影响规律研究

作者：薛宇飞河北工业大学

学位级别：硕士

隧道的开挖过程中,隧道周围的岩体应力状态不断发生改变。隧道的工程地质条件、结构设计尺寸、施工方法、支护时机等因素与围岩应力释放率密切相关,支护结构设计中围岩的应力状态一个重要的参考指标。特别地,对于软岩等地质条件较差的隧... 详细信息

隧道的开挖过程中,隧道周围的岩体应力状态不断发生改变。隧道的工程地质条件、结构设计尺寸、施工方法、支护时机等因素与围岩应力释放率密切相关,支护结构设计中围岩的应力状态一个重要的参考指标。特别地,对于软岩等地质条件较差的隧道,其围岩应力释放率选择的正确与否直接关系到支护结构的设计质量。因此本文依据实际工程延崇高速的在建隧道,通过现场调研、掌子面前方围岩地质预报、已开挖断面关键点位移监控、有限差分软件计算与理论分析结合,针对施工过程中围岩与支护结构力学状态和位移规律进行研究,主要研究内容如下:(1)基于国内外研究成果对围岩与支护结构相互作用机理进行分析,从理论层面分析围岩应力释放率与支护内力、围岩塑性区范围等之间的关系;采用莫尔库仑准则分析围岩应力释放对岩体稳定性、弹塑性特征的影响。(2)协同施工单位采用国产TGP设备对隧道前方围岩进行超前探测,并选取典型预报结果进行数据分析,在施工过程中对围岩级别进行动态调整以确定合适的支护参数;对已开挖断面进行监控量测,通过数据拟合等方式得到围岩收敛变形规律,判断围岩稳定情况。(3)以现场资料为依托,通过FLAC3D有限差分软件数值计算,首先模拟分析了Ⅳ、Ⅴ级岩石条件下围岩应力位移随开挖方法、隧道埋深、支护参数不同的变化规律;其次将围岩应力释放理论应用于FLAC3D计算模型分析隧道埋深、二衬施作时围岩应力释放率对岩石力学状态、围岩位移规律、衬砌结构内力等因素的影响。(4)基于静力计算结果和动力学理论,调试地震波并采用FLAC3D中动力模块,利用单一变量法,分别模拟在不同隧道埋深、围岩应力释放率等因素下,围岩与衬砌结构的动力响应规律。

关键词：公路隧道超前地质预报监控量测应力释放率有限差分数值模拟 FLAC3D 动力响应