多孔微差爆破下岩石损伤演化规律研究

目前山岭隧道开挖中大多数采用钻爆法,但爆破施工时难免会出现超欠挖、围岩损伤破坏严重等现象,直接影响施工安全。通过建立本构模型和有限元分析软件ANSYS/LS-DYNA,对不同节理裂隙角度下的爆生裂纹规律以及逐孔起爆、间隔起爆两种起爆顺序和不同微差间隔时间下岩石损伤演化规律进行研究,得出当节理裂隙与炮孔中心连线成60°～90°夹角时岩体破碎效果较差,当节理裂隙与炮孔中心连线成45°时岩体破碎效果最好;间隔起爆下中间孔先起爆的爆生裂纹扩展长度分布较为均匀,可将其应用于辅助眼处,以便于岩石破碎以及减少大块率,为实际隧道工程提供了技术参考。     

公路软硬互层岩石边坡工程稳定性研究

通过对贵新公路典型软硬互层岩石边坡工程稳定性分析,发现滑坡发生在反倾斜岩质边坡的可能性依然很大,以都新YK213+740～+920段路基边坡滑坡为主要研究对象,采用Ordina-ry、Bishop、Janbu和Morgenstern-Price分析了这种不良地质条件下的边坡稳定性,为软硬互层岩石边坡工程提供了重要的分析方法和工程经验。     

公路隧道围岩塌方离散元模拟

以秦岭III号隧道为工程实例,根据围岩类别及围岩内地质构造发育状况,将断面划分为2 173个块体单元,采用离散单元法对该隧道的塌方过程进行了二维数值仿真模拟,得出了隧道顶部和侧壁块体的塌落距离、塌落轨迹及隧道塌方量,并得出了块体塌落过程中跟踪块体的合力曲线,反映了块体的运动过程。     

绢云母片岩波速影响因素研究

通过室内、室外对绢云母片岩纵、横波速度的测试,分析了影响绢云母片岩波速的主要因素。结果表明:饱水对绢云母片岩波速有显著的降低作用,且具有明显的时间效应,饱水时间越长波速降低越明显;节理发育程度对波速无明显的影响,而弱风化岩体平均波速与节理发育程度具有较好的相关关系,强风化岩体平均波速与节理发育程度相关性较差;风化程度对波速有明显的影响,风化越强,波速越低,横波受风化的影响较纵波明显。     

楔形体边坡稳定性计算方法研究

岩质边坡楔形体稳定性分析是一个较复杂的空间问题。采用向量作手段,判断两组不连续面形成楔形体的可能性,确定楔形体滑动面及滑动方向,在地震、加固等作用力的条件下,推导了适应各种情况的楔形体稳定性计算公式,并编制了计算程序。     

节理倾角对软岩隧道掌子面变形及失稳模式的影响

依托玉磨铁路西双版纳隧道工程,运用有限元软件ABAQUS,研究不同节理倾角下掌子面变形和失稳模式。结果表明:掌子面最大挤出变形以90°为中心呈“M”型分布,倾角为60°或120°时掌子面挤出变形最大;最不利节理角度影响下,隧道开挖对掌子面前方岩体的最大影响范围约为1倍洞径;隧道穿越节理岩体且不加以控制或控制不当时,随节理倾角变化,掌子面失稳模式有圆弧型、三角型和倒三角型;随节理面倾角增大,掌子面变形从弹性变形向塑性变形发展,当倾角为30°时,掌子面岩体由弹性变形转变为塑性变形。     

碳纤维水泥基复合材料加固节理岩体试验（双语出版）

为了研究碳纤维水泥基复合材料对节理岩体的加固效果、加固机理及最优碳纤维掺量值,在超细水泥、粉煤灰、矿粉、硅灰等修复材料中,考虑0、0.25%、0.50%、0.75%、1.00%这5种不同的碳纤维掺量,对加固前、后节理岩样分别进行了直剪试验。研究结果表明：加固前、后节理岩样的剪切力-剪切位移曲线变化特征明显,由无峰值强度曲线转变为有峰值强度曲线,并出现明显的应变软化阶段和残余强度阶段;碳纤维掺量（质量分数）从0增加到1.00%时,节理岩样的峰值抗剪强度、残余抗剪强度在5种法向应力下分别提高13.0%~54.1%和0.61%~44.7%,剪切刚度增大32.4%~216.8%,黏聚力和摩擦角分别增大127.3%~266.5%和4.3%~20.4%;当碳纤维掺量为0.75%左右时,节理岩样加固后抗剪性能的综合增强效果最为明显;结合节理面形貌特征和加固后剪切破坏面特征分析发现,水泥浆复合材料对节理面具有较好的充填作用和胶结作用;在水泥基材中掺入碳纤维时,一方面类似于“加筋”材料,可在纯水泥浆的基础上进一步提高浆体的强度和整体性,限制节理面剪切过程中微裂纹的开展,另一方面碳纤维对受剪浆体提供了较好的“锚固”作用,进一步增加浆体与节理面的粘结性能,使得浆体本身、浆体与节理面之间胶结面的抗剪性能明显增强,从而显著提升加固后节理岩体的综合抗剪性能。     

岩溶隧道断续节理掌子面突水判据及灾变过程

为了给岩溶区隧道掌子面突水灾害的预警与防治提供理论支持,针对岩溶隧道掌子面断续节理防突岩体,从断裂力学角度分析了地应力和岩溶水压力等自然营造力作用下断续裂纹的压剪起裂属性以及分支裂纹尖端应力强度因子随水压和支裂纹扩展长度的变化规律,推导了断续节理岩体发生轴向张拉贯通破坏突水的临界水压力。运用两带理论和推导的临界水压力公式,建立了基于最小安全厚度的岩溶隧道掌子面断续节理防突层失稳突水判据,并分析了掌子面前伏岩溶水压力、断续主裂纹长度、断续裂纹排距及裂纹与最大主应力夹角等对防突层最小安全厚度的影响规律。采用可考虑流固耦合效应和岩体结构特征的三维离散元数值分析方法,研究了岩溶隧道近接前方高压富水溶腔顺序开挖中掌子面防突层岩体位移场、渗流场等演化规律及其临突特征。数值模拟结果表明：随着岩溶掌子面的不断推进,掌子面防突层岩体挤出位移逐渐由单一卸荷引起向卸荷和前伏岩溶水压共同影响过渡;掌子面各测点位移及位移增加幅度均持续增大;掌子面挤出位移和掌子面水流速度在突水通道即将形成时出现激增和突升现象,具有明显的突水前兆特征。     

节理倾角对隧道爆破振动影响的数值模拟研究

为更明确不同倾角充填节理下的爆破振动特性,通过数值模拟的方法,对理论分析及现场监测进行补充研究。本文采用ANSYS/LS-DYNA软件对不同倾角充填节理下的隧洞爆破进行数值模拟,研究并分析不同倾角充填节理对于爆破振动的影响。研究发现：在0°、45°、90°三个节理倾角中,节理倾角为45°时,振动传播的影响最为明显,振速衰减最大;节理倾角为0°时,振动传播的影响次之;节理倾角为90°时,振动传播的影响最小,振速衰减也最小。振动曲线呈现的规律为离爆源越远振动越小。不同时刻的应力云图中,炮孔至节理一侧的应力大于节理的另一侧应力,其中,节理倾角为45°时,阻隔作用最为显著,对应力的衰减也最明显,节理另一侧的应力更小,节理倾角为0°时次之,节理倾角为90°时为末。研究成果可为类似工程施工与隧道爆破控制提供指导。