• 岩石剪胀角模型与验证

  Mohr-Coulomb 模型和基于 Mohr-Coulomb 的应变软化模型均通常假设剪胀角为恒定值，然而这种假设不能 正确表达岩石在破坏变形过程中的非线性体积变化行为。根据 7 种岩石类型在不同围压条件下的体积应变测量数 据，结合塑性力学理论，采用非线性拟合方法建立能同时考虑围压和塑性剪切应变影响的剪胀角模型。分析模型 的响应并结合岩石内部颗粒尺寸以及单轴抗压强度，将该模型划分为 4 种岩石类型：粗粒径硬岩、中粒径硬岩、 中–细粒径软岩和细粒径软岩。根据 FLAC 应变软化模型中非关联塑性流动法则的计算原理，推导剪胀角模型中 的塑性剪切应变与应变软化模型中塑性参数的关系，将剪胀角模型嵌入应变软化模型中，构建剪胀角模型模块。 最后，采用建立的剪胀角模型预测 Moura 煤岩在三轴压缩条件下的体积应变–轴向应变关系曲线。研究结果表 明，数值模拟与试验结果具有很好的一致性。

  2024-12-19 iGeo

• 多层叠加煤柱覆岩结构特征及对下伏煤层矿压显现影响

  大同矿区侏罗系煤层群开采过程中遗留多类大型煤柱，其对下伏石炭系煤层矿压显现具有重要影响。通过 比值判别法和极限平衡理论等方法，确定侏罗系地层遗留多层叠加煤柱覆岩可形成“倒梯形孤岛覆岩结构”，并 建立“倒梯形孤岛覆岩结构”的力学模型，揭示不同尺寸“倒梯形孤岛覆岩结构”对下伏石炭系煤层影响的定量 关系。分析表明，当煤柱体宽度在 30～120 m 范围时，“倒梯形孤岛覆岩结构”使石炭系煤层应力场较原岩应力 提高了 91%～259%，当叠加煤柱体宽度为 80 m 时对石炭系煤层影响最大。现场微震监测表明，石炭系煤层 8104 工作面在通过侏罗系大型重叠煤柱区域时，微震事件密集分布，微震事件能量级别较高(达到 106 J)，理论分析和 现场监测具有较好的一致性，研究成果可为石炭系煤层工作面通过侏罗系遗留大型叠加煤柱体时顶板管理、强矿 压显现预测与控制等提供理论支持。

  2024-12-18 iGeo

• 脆性岩体开挖损伤区范围与影响因素研究

  在脆性岩体地下工程开挖损伤区中，由应力导致的围岩损伤破裂占据主要地位。基于地下洞室开挖破坏数据 库，修正了 Kaiser 等人提出的预测硬岩损伤区深度的经验公式，通过考虑原位应力比的影响，修正后的经验公式在拟 合优度和预测准确性方面均有了一定程度的改善。为进一步研究开挖损伤区的范围及影响因素，提出了起裂判据 CIC 作为损伤区的力学表征指标，经对比验证，采用 CIC 判别的损伤区深度与经验公式预测值及现场实测值较为吻合，表 明 CIC 作为损伤区表征指标具有较好的可行性；在 CIC 基础上，分析了洞室形状、方位对围岩诱发应力和损伤区范围 的影响，研究表明，在高地应力场条件下，“谐洞”并不是最合理的洞形，而通过在小主应力方向上设置小曲率半径， 可将高压缩应力限制在局部范围内，从而避免洞室围岩大范围的损伤破裂。相关认识和结论具有一定理论和工程意义。

  2024-12-18 iGeo

• 基于数值模拟的滑坡削方回填治理效果分析

  滑坡灾害的工程治理方法有很多，每种治理措施在施工之前都需进行大量的模拟研究。本文以三峡库区某滑坡 为载体，针对削方减载、回填压脚的组合治理措施进行了较为深入的数值模拟研究。文中首先计算出原坡滑体主滑段与 抗滑段分界线，在此基础上，设计了四种削方回填方案，用数值模拟的方法预测其治理效果。先通过有限元法，以一年为 计算周期，对原滑坡及四种方案分别进行瞬态渗流分析，计算出相应的孔隙水压力，然后再运用极限平衡法计算五种模 型的稳定性系数，并分析治理前后滑面相关参数。通过对比不同的方案，从滑坡体稳定性系数、滑面有效正应力、滑面抗 剪强度、方案性价比等四个方面评价了其治理效果，为工程实践提供科学依据。

  2024-12-13 iGeo

• 基坑上跨已运营地铁隧道的设计及实测分析

  基于某箱型隧道上跨已运营地铁隧道基坑工程，对该工程支护结构及基坑开挖方式进行设计。有限元分析及 实测结果表明，采用人工抽条放坡开挖+板锚支护可以有效地控制基底土体的回弹和既有地铁隧道的变形。该工法充分 利用基坑开挖的时空效应，人工抽条放坡开挖主要用于控制在基坑开挖过程中引起的土体的回弹及地铁隧道的上浮； 而板锚支护的设置，则可有效地约束基坑开挖后由于土体卸载引起的地铁隧道变形。该工程采用数值分析进行施工前 预测与自动化监测指导施工相结合方法也是工程成功实施的关键，其成功经验可为类似的工程提供一定的参考。

  2024-12-12 iGeo

• 三维空间中非连续面对水力压裂影响的试验研究

  油气储层常发育断层、天然裂缝、节理等非连续面，其产状、地应力状态对水力裂缝扩展路径会产生重要影 响。尤其是在致密油气藏、页岩油气藏等储层中，其天然裂缝影响着水力压裂后的裂缝网络。利用真三轴水力压裂试 验设备，模拟了水力裂缝在具有不同产状非连续面的人造岩体中的扩展行为，并分析了泵压曲线的特征。试验结果表 明：水平主应力差存在临界值（5～7 MPa），小于该临界值，水力裂缝不可能穿透非连续面；非连续面走向角和地应 力差异系数越大，水力裂缝越容易穿透非连续面；非连续面倾角跟水力裂缝的扩展行为没有明显的关系；穿透试验中 的泵压曲线跟没穿透试验中的泵压曲线差别明显；压裂曲线峰值泵压均随水力裂缝中点到储层中非连续面的最短距离 （简记为 DNF）增大而递减。与非连续面的倾角相比，走向角是影响水力裂缝穿透行为的关键因素；准确预测油藏中 水力裂缝扩展路径，有必要准确获取非连续面产状和三向地应力场；根据泵压曲线的特征，可判断水力裂缝是否穿透 非连续面和定性的判断 DNF，为油田现场评价水力压裂效果提供参考。

  2024-12-12 iGeo

• 深部开采岩爆机理数值分析方法与应用

  应 用 自行开 发 的岩 石 破裂 与失稳 分 析数值工 具 ( R F P A 系统 ) , 模拟 了 深部 开采 中岩爆 的发 生 、 发展 全 过 程 , 用应 力场 分布再现 了岩爆和 破坏失 稳 的 机 理 . 并 结合辽 宁抚顺红 透 山铜矿 深 部 开采 及其岩爆问题 , 进 行数值模拟 , 结 果 表明 , 岩 爆 的 发生 是 可 以 预 测 的 , 并提 出了 岩爆 预测 新方 法 .

  2024-12-11 iGeo

• 随机块体对泰山抽水蓄能电站地下厂房稳定性的影响分析

  关键块体的稳定性决定着岩体地下洞室的整体稳定性，因此确定洞室围岩关键块体的位置、大小以及 关键块体失稳模式对控制及预测洞室的安全性至关重要。泰山抽水蓄能电站地下厂房围岩受到不连续面切割，存 在稳定性问题，故对其长期稳定性进行了深入研究。在获得研究区节理裂隙产状概率特征的基础上，采用赤平极射 投影法确定该区地下厂房概率最大失效模式，搜索厂房区关键块体的位置，并对其长期稳定性进行分析预测，给出 关键块体安全性的定量指标。同时将强度折减法与关键块体理论相结合，对地下厂房长期稳定性及风险进行了有 效预测，研究成果可为泰山抽水蓄能电站后续加固方案的制定提供借鉴与依据。

  2024-12-11 iGeo