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1.项目背景:隧道修建中常遇到涌水突泥灾害,目前对非揭穿型裂隙围岩滞后性破裂及其引起的涌水突泥机理和形成条件未给予足够重视,导致许多隧道出现开挖掌子面后方发生较大规模的涌水突泥工程事故,造成了众多人员伤亡和巨大财产损失。为此,申请面上基金项目“裂隙性隧道围岩滞后性破裂及涌水突泥机理研究”,开展相关问题的研究并得到基金委批准。 2.主要研究内容:(1)依托隧道区天然地应力及围岩应力分布和隧道围岩岩石力学特性及岩体结构;(2)隧道区水文地质结构特征及水文地质特征;(3)隧道围岩岩体力学特性与岩体水力学结构模型;(4)围岩结构性时效变形和破裂与涌水突泥机制。 3.重要成果:(1)理论与方法成果:1)小曲率或直边隧道围岩变形破裂逐渐向板裂化发展,形成的定向裂隙孔隙率逐渐变大;2)地下泥水逐渐向变大的定向裂隙聚集形成地下泥水压力并逐渐增大;3)板裂化围岩在轴向围岩应力和横向地下泥水压力作用下产生时效弯曲变形破裂,达到极限状态时突发脆断,泥水突然喷涌而出形成灾害;4)在板裂化围岩时效弯曲变形过程中如有爆破等动力触发,板裂化围岩将会提前突然破裂引起涌水突泥;5)建立了围岩板裂概化模型,推导了变长度、厚度及地下泥水压力下的两端固定,轴向围岩压应力和横向地下泥水压力作用下的板弯曲时效变形破裂理论公式,建立了突发破裂判据,并得到原样小模型、相似材料模型及数值模型分析结果初步验证。(2)论文成果:发表论文46篇,其中期刊论文45篇,会议论文1篇;检索论文SCI论文3篇,EI论文10篇,北大中文核心期刊论文37篇;另有2篇录用待刊。(3)专利成果:发明专利2项,新型专利4项。(4)出站博士后1名;毕业博士2名,即将毕业3名;毕业硕士17名,即将毕业2名。 4.关键数据及其科学意义:板裂化围岩破裂深度是隧道小曲率或直边墙长度的0.4-0.5倍,这对裂隙性围岩变形破裂及涌水突泥机理认识及引起的工程灾害评价防治具有科学意义。 2100433B
隧道开挖成洞一段时间之后,围岩出现突发式滞后性破裂而引起围岩涌水突泥的现象时有发生,造成过巨大的伤亡和损失。目前对隧道围岩揭穿性涌水突泥现象研究较多,对围岩特别是裂隙性围岩滞后性破裂引发涌水突泥现象研究很少。本项目拟在广泛收集水利水电、交通和矿业等领域研究资料基础上,采用现场调研与测试、水文与工程地质分析、岩石力学试验、物理及数值模拟和岩体结构力学分析等方法,以典型隧道工程及其监测资料为基础,就高地应力、高地下水压力和爆破扰动作用下,裂隙性隧道围岩滞后性破裂和涌水突泥机理进行研究; 探索高地应力、高地下水压力和爆破扰动作用下,典型隧道围岩岩性及结构、隧道形态及尺寸与裂隙性围岩滞后性破裂特征之间的关系,揭示裂隙性围岩滞后性破裂和涌水突泥机理,为建立基于高地应力、高地下水压力和爆破扰动作用下,裂隙性隧道围岩滞后性破裂判据和涌水突泥危险性评价预测理论和方法奠定基础。
可参考岩溶或采空区顶板稳定性分析方法进行评价,顶板岩层厚度只有2-4m,而跨度是7米,只要岩层有裂隙开挖后就会不稳定 隧道围岩分级中隐含了顶板稳定性问题,如:IV级围岩拱部无支护时可产生较大的坍塌;...
具体问题具体分析。 断层的影响程度与断层本身性质有密切关系,一般断层如果宽大,角度不理想,而且含水量大,可定位5级;如果影响不是很大,甚至可以保留3级。3级与5级之间可过渡,也可不必过渡。
是的,隧道围岩分为5级,分别是Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ级,Ⅰ级最高,一般隧道都是2~5级,很少出现一级围岩的,洞口和洞内断裂带一般为5级,其他地段主要为2~4级!
天津某集中供热系统滞后性研究
天津某集中供热系统滞后性研究——在我国北方,供热能耗占到了城市总能耗的40%,然而能源利用效率存在严重问题。主要原因之一是当前我国供热调控主要是利用室外温度确定供热温度,依据回水温度进行反馈控制。由于没有考虑系统热调节的滞后性和围护结构相对气温...
蒸汽疏水阀波纹管滞后性研究
针对波纹管蒸汽疏水阀漏汽率高的问题,基于传热学原理应用波纹管能量方程和内充介质能量方程,建立了波纹管热动元件的滞后模型,设计了相应的实验系统,进行不同参数下的实验研究。分析结果表明,波纹管热动元件的时间常数cτ与内充介质的热容和体积成正比,与本身的表面积及其散热系数成反比。提出了一种中空圆筒形波纹管热动元件结构,可有效解决波纹管热动元件动作滞后的问题,为提高波纹管蒸汽疏水阀的性能提供参考。
《富水边坡注浆帷幕破裂机理及稳定性研究》以司家营研山铁矿复杂条件边坡帷幕注浆为工程背景,基于声发射三维定位技术研究了帷幕体试件在不同应力条件下裂隙的空间分布与演化特征;采用分形几何理论分析了裂隙空间分维演化特征,揭示了帷幕体破裂演化非线性机理:采用数值模拟方法研究了地应力与渗流应力耦合作用下的帷幕及边坡稳定性。提出了边坡安全与帷幕注浆参数;开展了帷幕注浆堵水技术研究并分析了现场实施效果。
《富水边坡注浆帷幕破裂机理及稳定性研究》适合从事金属矿露天开采及帷幕注浆研究的科研人员、工程技术人员使用.也可供高等院校有关师生参考。
施工过程中突涌水事故和运营期间排水量的控制是钻爆法修建海底隧道的核心问题,而且在不良地质段的表现尤为突出。为此本课题从水环境下的隧道围岩稳定性出发,研究受隧道施工影响的围岩变形机理及其传播规律,揭示隧道围岩及上覆地层的分区破坏特征;针对不同的地层条件和隧道围岩变形特点,建立围岩失稳机理力学模型,给出相应的破坏判据;基于隧道围岩变形及破坏特点,提出海底隧道施工过程中的突水模式,建立突水危险性与围岩变形的动态关系,揭示出典型灾害的演化机理,由此形成安全事故与灾害预测方法;从海底隧道工程安全的本质特征出发,提出了围岩稳定性的评价指标、控制标准以及对地层加固的稳定性要求,由此确定出隧道围岩加固圈的厚度和密实度等指标要求;针对加固体的变形特性和突水机制,建立起动态调控和精细化过程控制系统理论;鉴于海底隧道围岩稳定性的特殊要求,在围岩与初期支护结构耦合作用分析的基础上,建立海底隧道渗流量预测模型。
从水环境下隧道围岩的稳定性出发,以围岩的变形为核心研究受隧道施工影响的围岩变形机理及其传播规律,建立围岩失稳机理力学模型同时给出破坏判据,同时对围岩的稳定性进行预测与评价;基于隧道围岩的变形及破坏特征,提出3种海底隧道施工下典型的突水模式,建立突水危险性与围岩变形的动态关系,揭示出典型灾害的演化机理,形成3种灾害预测方法;从海底隧道的安全施工出发,提出围岩稳定性的评价指标及相应的控制标准,由此确定隧道围岩加固圈的合理厚度及合理的顶板厚度等施工指标,针对加固体的变形特点及突水机理,建立动态调控和精细化过程控制系统理论;鉴于海底隧道围岩稳定性的特殊要求,基于复合式衬砌的理念,在围岩与初期支护结构耦合作用分析的基础上,建立海底隧道渗流量的预测模型。 2100433B