5復(fù)雜條件地下洞室ppt課件

1、復(fù)雜條件地下洞室工程復(fù)雜條件地下洞室工程穩(wěn)定分析及運(yùn)用穩(wěn)定分析及運(yùn)用 我國(guó)是世界上地下工程的最大開(kāi)挖國(guó)。我國(guó)是世界上地下工程的最大開(kāi)挖國(guó)。 隨著采礦業(yè)深度的添加，復(fù)雜地層的巷道維護(hù)問(wèn)題日益突隨著采礦業(yè)深度的添加，復(fù)雜地層的巷道維護(hù)問(wèn)題日益突出。特別是煤炭行業(yè)，每年因巷道的過(guò)度變形、底彭、頂出。特別是煤炭行業(yè)，每年因巷道的過(guò)度變形、底彭、頂板冒落等呵斥的巷道翻修量和人身傷亡事故是其他行業(yè)的板冒落等呵斥的巷道翻修量和人身傷亡事故是其他行業(yè)的數(shù)十倍。數(shù)十倍。 我國(guó)近年在鐵路交通系統(tǒng)也將建筑一系列的長(zhǎng)、大山嶺隧我國(guó)近年在鐵路交通系統(tǒng)也將建筑一系列的長(zhǎng)、大山嶺隧道而面臨著大埋深條件下的復(fù)雜地層開(kāi)挖支護(hù)技

2、術(shù)問(wèn)題。道而面臨著大埋深條件下的復(fù)雜地層開(kāi)挖支護(hù)技術(shù)問(wèn)題。 國(guó)內(nèi)興建的大型水電工程，如二灘、小浪底、小灣、溪洛國(guó)內(nèi)興建的大型水電工程，如二灘、小浪底、小灣、溪洛渡、龍灘、水布埡、三峽右岸電站等都有規(guī)模宏大的地下渡、龍灘、水布埡、三峽右岸電站等都有規(guī)模宏大的地下廠房群體廠房群體 復(fù)雜條件有二重含義：復(fù)雜條件有二重含義： 一是圍巖復(fù)雜，主要指的是脆弱、破碎、易膨脹、大變形、一是圍巖復(fù)雜，主要指的是脆弱、破碎、易膨脹、大變形、節(jié)理發(fā)育、地下水富集、大埋深和高地應(yīng)力區(qū)的巖層；節(jié)理發(fā)育、地下水富集、大埋深和高地應(yīng)力區(qū)的巖層； 二是工程復(fù)雜。假設(shè)系大斷面巷道或?yàn)槎词蚁锏廊后w就屬二是工程復(fù)雜。假設(shè)系大斷面巷

3、道或?yàn)槎词蚁锏廊后w就屬工程構(gòu)造復(fù)雜。工程構(gòu)造復(fù)雜。 無(wú)論是一類復(fù)雜或兩者并存，這時(shí)地下工程的開(kāi)挖支護(hù)技無(wú)論是一類復(fù)雜或兩者并存，這時(shí)地下工程的開(kāi)挖支護(hù)技術(shù)及其平安性就會(huì)構(gòu)成難題。術(shù)及其平安性就會(huì)構(gòu)成難題。 這里重點(diǎn)針對(duì)上述復(fù)雜條件下的兩大類巖體，即脆弱具流這里重點(diǎn)針對(duì)上述復(fù)雜條件下的兩大類巖體，即脆弱具流變特性的巖體和節(jié)理巖體，研討巖體流變屬性及其在軟巖變特性的巖體和節(jié)理巖體，研討巖體流變屬性及其在軟巖洞室中的工程運(yùn)用。洞室中的工程運(yùn)用。 1 圍巖穩(wěn)定控制實(shí)際與模擬方法的進(jìn)展圍巖穩(wěn)定控制實(shí)際與模擬方法的進(jìn)展 一、地下工程開(kāi)挖支護(hù)和圍巖穩(wěn)定的控制原理一、地下工程開(kāi)挖支護(hù)和圍巖穩(wěn)定的控制原理 將復(fù)

4、雜地層中開(kāi)挖地下工程和采取相應(yīng)支護(hù)手段看成是將復(fù)雜地層中開(kāi)挖地下工程和采取相應(yīng)支護(hù)手段看成是一項(xiàng)系統(tǒng)工程。一項(xiàng)系統(tǒng)工程。 由于圍巖是非線性的，所以要運(yùn)用非線性的力學(xué)原理和方由于圍巖是非線性的，所以要運(yùn)用非線性的力學(xué)原理和方法為指點(diǎn)思想。法為指點(diǎn)思想。 應(yīng)強(qiáng)調(diào)指出其開(kāi)挖支護(hù)是在空間和時(shí)間不斷變化的過(guò)程中應(yīng)強(qiáng)調(diào)指出其開(kāi)挖支護(hù)是在空間和時(shí)間不斷變化的過(guò)程中實(shí)施的，而該施工過(guò)程實(shí)踐上是對(duì)圍巖進(jìn)展的反復(fù)加卸載，實(shí)施的，而該施工過(guò)程實(shí)踐上是對(duì)圍巖進(jìn)展的反復(fù)加卸載，因此要注重和思索該過(guò)程對(duì)圍巖穩(wěn)定的影響。因此要注重和思索該過(guò)程對(duì)圍巖穩(wěn)定的影響。(一一)施工過(guò)程力學(xué)原理施工過(guò)程力學(xué)原理 (1)工程巖體的穩(wěn)定不

5、僅與自然要素有關(guān)，還與人為的工工程巖體的穩(wěn)定不僅與自然要素有關(guān)，還與人為的工程要素親密相關(guān)。程要素親密相關(guān)。 (2)復(fù)雜巖體的施工，對(duì)圍巖是一個(gè)非線性的力學(xué)荷載過(guò)復(fù)雜巖體的施工，對(duì)圍巖是一個(gè)非線性的力學(xué)荷載過(guò)程。其穩(wěn)定性是與應(yīng)力途徑及歷史相關(guān)的。施工前要進(jìn)展程。其穩(wěn)定性是與應(yīng)力途徑及歷史相關(guān)的。施工前要進(jìn)展動(dòng)態(tài)施工過(guò)程力學(xué)的優(yōu)化分析，尋求幾個(gè)較優(yōu)方案，以供動(dòng)態(tài)施工過(guò)程力學(xué)的優(yōu)化分析，尋求幾個(gè)較優(yōu)方案，以供決策。決策。 (3)根據(jù)巖體及工程特點(diǎn)，要有針對(duì)性地運(yùn)用開(kāi)挖和支護(hù)根據(jù)巖體及工程特點(diǎn)，要有針對(duì)性地運(yùn)用開(kāi)挖和支護(hù)手段，把有害的影響及隱患控制在盡量低的范圍內(nèi)。手段，把有害的影響及隱患控制在盡量

6、低的范圍內(nèi)。 (4)做好施工期間圍巖動(dòng)態(tài)呼應(yīng)的察看和監(jiān)測(cè)，用以判別做好施工期間圍巖動(dòng)態(tài)呼應(yīng)的察看和監(jiān)測(cè)，用以判別施工方案的合理性，并及時(shí)調(diào)整。施工方案的合理性，并及時(shí)調(diào)整。 (5)強(qiáng)調(diào)勘察、設(shè)計(jì)、施工、科研各環(huán)節(jié)嚴(yán)密結(jié)合、相互強(qiáng)調(diào)勘察、設(shè)計(jì)、施工、科研各環(huán)節(jié)嚴(yán)密結(jié)合、相互浸透，允許調(diào)整施工方案。浸透，允許調(diào)整施工方案。(二二)能量轉(zhuǎn)化原理能量轉(zhuǎn)化原理 對(duì)于軟巖巷道支護(hù)問(wèn)題，工程界長(zhǎng)期以來(lái)對(duì)能否要“先柔后剛的方針來(lái)實(shí)施支護(hù)不斷有爭(zhēng)議。此外，對(duì)“柔到什么程度，“剛到多少以及什么時(shí)候再設(shè)置剛性的二次支護(hù)都有不同見(jiàn)解，從能量分析的角度提出的“能量轉(zhuǎn)化原理對(duì)此做了科學(xué)的解釋。 洞巷開(kāi)挖的非線性能量守恒定

7、律在一定條件下可簡(jiǎn)化為：其中： 為在非完全彈性介質(zhì)中開(kāi)挖洞巷時(shí)圍巖中重新積聚的彈性能； 為開(kāi)挖洞巷過(guò)程中損失的非彈性能； 為人工構(gòu)筑的支護(hù)所吸收的能量。這就是說(shuō)在允許圍巖先變形和損傷到一定程度 及 ，并不至于使圍巖過(guò)度破壞的情況下，應(yīng)使 就可使支護(hù)的代價(jià)最小，且保證了巷道的穩(wěn)定。就有一個(gè) 、 和 三值的優(yōu)化問(wèn)題。 此項(xiàng)原理可歸納為以下幾條：此項(xiàng)原理可歸納為以下幾條： (1)對(duì)非線性的復(fù)雜圍巖，當(dāng)其潛在的變形能很大時(shí)，應(yīng)對(duì)非線性的復(fù)雜圍巖，當(dāng)其潛在的變形能很大時(shí)，應(yīng)使其非彈性的變形能使其非彈性的變形能 得到適量的釋放。但不能到達(dá)使得到適量的釋放。但不能到達(dá)使整體圍巖失穩(wěn)坍落或大到其變形量影響運(yùn)用

8、空間的程度。整體圍巖失穩(wěn)坍落或大到其變形量影響運(yùn)用空間的程度。 (2)圍巖中重新積聚的彈性能圍巖中重新積聚的彈性能 可以盡量堅(jiān)持較高值，但可以盡量堅(jiān)持較高值，但對(duì)脆性巖石那么不能使其增大到有能夠發(fā)生巖爆的程度。對(duì)脆性巖石那么不能使其增大到有能夠發(fā)生巖爆的程度。 (3)由于支護(hù)所吸收的能量由于支護(hù)所吸收的能量 是與是與 和和 成反比的，要成反比的，要使支護(hù)代價(jià)盡量小，應(yīng)爭(zhēng)取使支護(hù)代價(jià)盡量小，應(yīng)爭(zhēng)取 和和 到達(dá)較高值。但由于到達(dá)較高值。但由于前兩條的限制，那么應(yīng)進(jìn)展三者的優(yōu)化分析，以到達(dá)既平前兩條的限制，那么應(yīng)進(jìn)展三者的優(yōu)化分析，以到達(dá)既平安又經(jīng)濟(jì)的目的。安又經(jīng)濟(jì)的目的。 (4)某些支護(hù)方式是與圍

9、巖結(jié)合為一個(gè)整體的(如錨固、注漿等)。這就使相關(guān)區(qū)域的圍巖也成為支護(hù)的一部分。這時(shí)應(yīng)使支護(hù)技術(shù)充分發(fā)揚(yáng)圍巖的強(qiáng)度和剛度潛力令其本身能吸收更多的圍巖變形能，以降低支護(hù)的本錢。這種自動(dòng)支護(hù)方式就比傳統(tǒng)的被動(dòng)支護(hù)方式更為有效和經(jīng)濟(jì)。(三三)時(shí)空變載原理時(shí)空變載原理 近年來(lái)又提出了適于復(fù)雜地層開(kāi)挖和支護(hù)研討的近年來(lái)又提出了適于復(fù)雜地層開(kāi)挖和支護(hù)研討的“時(shí)間和時(shí)間和空間載荷變化分析原理，簡(jiǎn)稱空間載荷變化分析原理，簡(jiǎn)稱“時(shí)空變載原理：時(shí)空變載原理： (1)地下工程是建造在具有一定初始應(yīng)力的圍巖中，復(fù)地下工程是建造在具有一定初始應(yīng)力的圍巖中，復(fù)雜地層中的施工和維護(hù)難度劇烈遭到應(yīng)力場(chǎng)及其方向的影雜地層中的施工

10、和維護(hù)難度劇烈遭到應(yīng)力場(chǎng)及其方向的影響。在設(shè)計(jì)工程的主軸方位時(shí)應(yīng)充分留意使二者的主向較響。在設(shè)計(jì)工程的主軸方位時(shí)應(yīng)充分留意使二者的主向較為有利于工程的穩(wěn)定。在圍巖中假設(shè)存在系統(tǒng)的構(gòu)造斷裂為有利于工程的穩(wěn)定。在圍巖中假設(shè)存在系統(tǒng)的構(gòu)造斷裂(斷層、節(jié)理等斷層、節(jié)理等)，那么還應(yīng)留意洞軸與不利穩(wěn)定的構(gòu)造方，那么還應(yīng)留意洞軸與不利穩(wěn)定的構(gòu)造方向間的關(guān)系。在預(yù)測(cè)圍巖的失穩(wěn)類型和失穩(wěn)程度時(shí)就應(yīng)以向間的關(guān)系。在預(yù)測(cè)圍巖的失穩(wěn)類型和失穩(wěn)程度時(shí)就應(yīng)以三者間方向的相互關(guān)系為優(yōu)化抉擇的主要根據(jù)。三者間方向的相互關(guān)系為優(yōu)化抉擇的主要根據(jù)。 (2)無(wú)論是開(kāi)挖和支護(hù)都是對(duì)圍巖施加的一種荷載。對(duì)于無(wú)論是開(kāi)挖和支護(hù)都是對(duì)圍巖

11、施加的一種荷載。對(duì)于施工工期較長(zhǎng)的長(zhǎng)大洞巷或大斷面洞室群，其不斷推進(jìn)的施工工期較長(zhǎng)的長(zhǎng)大洞巷或大斷面洞室群，其不斷推進(jìn)的開(kāi)挖支護(hù)，對(duì)圍巖的每一個(gè)特定部位幾乎都是一個(gè)反復(fù)的開(kāi)挖支護(hù)，對(duì)圍巖的每一個(gè)特定部位幾乎都是一個(gè)反復(fù)的加卸載過(guò)程。因此，要留意研討圍巖在這種不斷加卸荷變加卸載過(guò)程。因此，要留意研討圍巖在這種不斷加卸荷變換情況下其力學(xué)特性的變化。換情況下其力學(xué)特性的變化。 (3)工程開(kāi)挖從宏觀來(lái)說(shuō)似乎是對(duì)圍巖的一種卸荷行為，工程開(kāi)挖從宏觀來(lái)說(shuō)似乎是對(duì)圍巖的一種卸荷行為，但實(shí)踐上從力學(xué)分析角度來(lái)看，即使對(duì)同一個(gè)開(kāi)挖斷面，但實(shí)踐上從力學(xué)分析角度來(lái)看，即使對(duì)同一個(gè)開(kāi)挖斷面，普通來(lái)講圍巖周邊總是同時(shí)存在

12、著加載區(qū)和卸載區(qū)。這兩普通來(lái)講圍巖周邊總是同時(shí)存在著加載區(qū)和卸載區(qū)。這兩種區(qū)域往往是成對(duì)相隔分布的，其分布方位與初始地應(yīng)力種區(qū)域往往是成對(duì)相隔分布的，其分布方位與初始地應(yīng)力場(chǎng)的主向相關(guān)。沿著這個(gè)主向普通都為卸荷區(qū)或主要的能場(chǎng)的主向相關(guān)。沿著這個(gè)主向普通都為卸荷區(qū)或主要的能量釋放區(qū)。對(duì)于三維空間來(lái)說(shuō)其加卸載區(qū)的分布就更為復(fù)量釋放區(qū)。對(duì)于三維空間來(lái)說(shuō)其加卸載區(qū)的分布就更為復(fù)雜了。雜了。 (4)對(duì)脆弱圍巖，由于普通的具有流變性能。在研討開(kāi)挖支護(hù)對(duì)圍巖的作用時(shí)，不僅要思索推進(jìn)過(guò)程中其空間坐標(biāo)的變化，還應(yīng)思索時(shí)間效應(yīng)，就是時(shí)間和空間的雙重效應(yīng)。 (5)在對(duì)這種情況做數(shù)值分析時(shí)，應(yīng)思索到其加卸載過(guò)程特定應(yīng)

13、力途徑和時(shí)間效應(yīng)的特點(diǎn)。假設(shè)不符合上述的實(shí)踐情況那么會(huì)得到不真實(shí)的結(jié)果。因此，時(shí)空仿真分析非常重要。 (6)由于復(fù)雜地層中的這些特點(diǎn)，其開(kāi)挖和支護(hù)影響的科學(xué)分析實(shí)踐上是一個(gè)對(duì)開(kāi)放的系統(tǒng)的系統(tǒng)工程分析。施工過(guò)程中圍巖與外界有十清楚顯的能量交換。所以，今后的數(shù)值分析方法中應(yīng)充分思索空間和時(shí)間雙重作用下的能量耗散問(wèn)題。 二、復(fù)雜地層的圍巖力學(xué)模型及模擬方法復(fù)雜地層包含了眾多的復(fù)雜地質(zhì)條件，主要指兩大類型常見(jiàn)的問(wèn)題：復(fù)雜地層包含了眾多的復(fù)雜地質(zhì)條件，主要指兩大類型常見(jiàn)的問(wèn)題：一種是相對(duì)較為鞏固的巖質(zhì)，但其節(jié)理或斷層發(fā)育，或地應(yīng)力較高，一種是相對(duì)較為鞏固的巖質(zhì)，但其節(jié)理或斷層發(fā)育，或地應(yīng)力較高，或有滲漏

14、問(wèn)題等或有滲漏問(wèn)題等(水電工程為主水電工程為主)；一種那么為埋深大或地應(yīng)力高的脆弱破碎地層一種那么為埋深大或地應(yīng)力高的脆弱破碎地層(以煤礦等工程為主以煤礦等工程為主)。 (一一)節(jié)理發(fā)育圍巖的根本力學(xué)特性節(jié)理發(fā)育圍巖的根本力學(xué)特性大型水電工程，其圍巖大多賦存有假設(shè)干組節(jié)理裂隙。圍巖的穩(wěn)定性大型水電工程，其圍巖大多賦存有假設(shè)干組節(jié)理裂隙。圍巖的穩(wěn)定性那么主要取決于這些節(jié)理裂隙在開(kāi)挖后的行為及對(duì)巖體強(qiáng)度和變形的那么主要取決于這些節(jié)理裂隙在開(kāi)挖后的行為及對(duì)巖體強(qiáng)度和變形的影響。影響。這些節(jié)理多為構(gòu)造形跡且成組出現(xiàn)，其分布多為斷續(xù)性的。這種既非這些節(jié)理多為構(gòu)造形跡且成組出現(xiàn)，其分布多為斷續(xù)性的。這種既

15、非完全延續(xù)又非完全斷開(kāi)的介質(zhì)，研討起來(lái)難度很大。因此，采用以模完全延續(xù)又非完全斷開(kāi)的介質(zhì)，研討起來(lái)難度很大。因此，采用以模型實(shí)驗(yàn)和分析模型相結(jié)合的方法來(lái)進(jìn)展模擬研討，并將二者的結(jié)果進(jìn)型實(shí)驗(yàn)和分析模型相結(jié)合的方法來(lái)進(jìn)展模擬研討，并將二者的結(jié)果進(jìn)展對(duì)比，相互檢驗(yàn)。最后在現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)用時(shí)以觀測(cè)資料為根據(jù)，再用反分展對(duì)比，相互檢驗(yàn)。最后在現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)用時(shí)以觀測(cè)資料為根據(jù)，再用反分析和正分析的方法不斷改良，以求不斷完善析和正分析的方法不斷改良，以求不斷完善 1節(jié)理巖體的模型實(shí)驗(yàn)研討 參照我國(guó)某些典型水電工程的節(jié)理圍巖特點(diǎn)，如：二灘電站、小浪底電站、廣州蓄能電站、李家峽電站等工程的圍巖特點(diǎn)。以幾種典型節(jié)理組合為研討對(duì)

16、象開(kāi)展了大量的節(jié)理巖膂力學(xué)特性研討的平面模型實(shí)驗(yàn)。 節(jié)理巖體分為四種類型，用綜合性包絡(luò)線表示的四種巖體的整體強(qiáng)度，資料強(qiáng)度和節(jié)理面強(qiáng)度。采用了歸一化的比強(qiáng)度的分析法，定義比粘聚力及比內(nèi)摩擦系數(shù)為巖體或節(jié)理的目的與資料目的之比。 節(jié)理巖體的三種強(qiáng)度的相關(guān)關(guān)系可近似取節(jié)理巖體的整體內(nèi)摩擦系數(shù)等于資料及節(jié)理面平均內(nèi)摩擦系數(shù)；而節(jié)理巖體的整體粘聚力為資料及節(jié)理面平均粘聚力的2030。 2節(jié)理巖體的非線性力學(xué)模型及分析方法 (1)節(jié)理剛度法斷裂損傷模型： 本模型是運(yùn)用彈性體功的互等定律，引入傳壓和傳剪系數(shù)Cn及Cr，在裂隙的變形參數(shù)上援用節(jié)理單元的法向和剪切剛度參數(shù)而推導(dǎo)出二維及三維問(wèn)題的本構(gòu)方程。損傷

17、演化方程不是采用裂紋的共線擴(kuò)展，而是采用次生的拐折裂紋模型。其原理是運(yùn)用斷裂力學(xué)方法，并思索裂隙面閉合時(shí)產(chǎn)生內(nèi)摩擦力和粘聚力。對(duì)二維情況，針對(duì)多組裂隙推導(dǎo)了損傷演化方程。 以上述推得的公式編制了計(jì)算程序。對(duì)裂隙巖體的變形及強(qiáng)度特性進(jìn)展預(yù)測(cè)，并與相應(yīng)的模型實(shí)驗(yàn)進(jìn)展對(duì)比，獲得了良好的效果。 (2)節(jié)理巖體加錨時(shí)的損傷斷裂模型： 李術(shù)才等按應(yīng)變能等效假設(shè)和自洽實(shí)際建立加錨條件下節(jié)理巖體的本構(gòu)關(guān)系和損傷演化方程。推導(dǎo)出了壓剪應(yīng)力形狀，張剪應(yīng)力形狀的本構(gòu)方程和損傷演化方程。 張強(qiáng)勇等經(jīng)過(guò)引入有效應(yīng)力反映拐傷與塑性變形的耦合效應(yīng)，導(dǎo)出了能量損傷演化方程。運(yùn)用不可逆熱力學(xué)定律、廣義正交法那么和塑性損傷一致性

18、條件，建立了裂隙巖體在初始損傷、損傷演化和塑性損傷變外形狀下的三維彈塑性損傷本構(gòu)關(guān)系。同時(shí)還建立了錨桿支護(hù)的空間損傷巖錨柱單元模型。(二二)脆弱具流變特性圍巖的力學(xué)模型及分析方法脆弱具流變特性圍巖的力學(xué)模型及分析方法對(duì)于脆弱具流變特性的巖體，假設(shè)其初始地應(yīng)力場(chǎng)屬各向均勻場(chǎng)，并對(duì)于脆弱具流變特性的巖體，假設(shè)其初始地應(yīng)力場(chǎng)屬各向均勻場(chǎng)，并且圍巖單一，那么可采用解析方法求解圍巖穩(wěn)定和支護(hù)計(jì)算。假設(shè)不且圍巖單一，那么可采用解析方法求解圍巖穩(wěn)定和支護(hù)計(jì)算。假設(shè)不能滿足此條件，那么可采用數(shù)值分析法分析計(jì)算。能滿足此條件，那么可采用數(shù)值分析法分析計(jì)算。 1粘彈粘彈-粘塑性圍巖的二維數(shù)值分析粘塑性圍巖的二維數(shù)

19、值分析 對(duì)二維問(wèn)題可采用反映圍巖粘彈對(duì)二維問(wèn)題可采用反映圍巖粘彈-粘塑性特性的西源模型。經(jīng)過(guò)分粘塑性特性的西源模型。經(jīng)過(guò)分析粘彈性應(yīng)變?cè)隽亢驼乘苄詰?yīng)變?cè)隽浚蟮迷撃Ｐ驮谌S應(yīng)力形狀下析粘彈性應(yīng)變?cè)隽亢驼乘苄詰?yīng)變?cè)隽?，求得該模型在三軸應(yīng)力形狀下的普通表達(dá)式。的普通表達(dá)式。 采用上述模型和分析法可以利用有限元法分析相關(guān)地下工程的圍巖采用上述模型和分析法可以利用有限元法分析相關(guān)地下工程的圍巖穩(wěn)定和支護(hù)方案問(wèn)題。穩(wěn)定和支護(hù)方案問(wèn)題。 2圍巖穩(wěn)定的流變損傷分析 由于脆弱圍巖在一定條件下發(fā)生顯著變形時(shí)，往往產(chǎn)生大量裂隙從而發(fā)生擴(kuò)容，因此運(yùn)用流變損傷力學(xué)原理作穩(wěn)定性分析是一種合理的選擇。在損傷力學(xué)的運(yùn)用上就

20、有有效應(yīng)力和表觀應(yīng)力采用的Desai提出的基于各向同性損傷概念而提出的關(guān)系式。我國(guó)著名專家陳宗基先生曾提出了巖體擴(kuò)容起始的判據(jù)。 流變損傷的本構(gòu)方程采用等效應(yīng)變的原理和以有效應(yīng)力替代原來(lái)的表觀應(yīng)力，根據(jù)導(dǎo)出的損傷變量表達(dá)式，得到在某時(shí)段內(nèi)表觀應(yīng)力增量與當(dāng)前時(shí)辰的有效應(yīng)力形狀、損傷形狀，以及該時(shí)段內(nèi)損傷的變化及有效應(yīng)力的關(guān)系式。 3圍巖有膨脹性情況下粘彈塑性分析 當(dāng)圍巖中有遇水膨脹的巖層時(shí)，地層外水入滲、水工隧洞內(nèi)的水外滲或施工用水都能夠?qū)е聡鷰r膨脹。對(duì)較脆弱的圍巖，這種膨脹力(或膨脹變形)將會(huì)與圍巖流變變形相耦合而構(gòu)成復(fù)合性壓力作用在支護(hù)(襯砌)上。同濟(jì)大學(xué)孫鈞對(duì)這一情況提出分析模型和方法。根

21、據(jù)巖石膨脹實(shí)驗(yàn)結(jié)果的回歸分析，得到了膨脹主向應(yīng)變與主向應(yīng)力間的關(guān)系式。在做出一些必要的假定之后，提出了相應(yīng)的膨脹模型和本構(gòu)方程，該模型將膨脹的計(jì)算問(wèn)題歸結(jié)為流變計(jì)算問(wèn)題，在計(jì)算中思索了應(yīng)力場(chǎng)和滲流場(chǎng)的耦協(xié)作用，也思索了巖石吸水后彈性模量和剪切強(qiáng)度的降低。第二節(jié)第二節(jié) 地下工程的優(yōu)化分析及施工原那么地下工程的優(yōu)化分析及施工原那么一、單一的軟巖巷道開(kāi)挖支護(hù)的優(yōu)化分析和設(shè)計(jì)計(jì)算一、單一的軟巖巷道開(kāi)挖支護(hù)的優(yōu)化分析和設(shè)計(jì)計(jì)算 我國(guó)當(dāng)前地下工程特別是隧道工程的開(kāi)挖支護(hù)設(shè)計(jì)主要還是根據(jù)圍我國(guó)當(dāng)前地下工程特別是隧道工程的開(kāi)挖支護(hù)設(shè)計(jì)主要還是根據(jù)圍巖分類。巖分類。目前除了可參考國(guó)際上的南非圍巖分類法目前除了可

22、參考國(guó)際上的南非圍巖分類法(RMR)和挪威圍巖分類法和挪威圍巖分類法(Q系統(tǒng)系統(tǒng))以外，國(guó)內(nèi)各大行業(yè)系統(tǒng)都有本人分類方法，以外，國(guó)內(nèi)各大行業(yè)系統(tǒng)都有本人分類方法，1994年又出臺(tái)了年又出臺(tái)了一套國(guó)標(biāo)分類法一套國(guó)標(biāo)分類法(工程巖體分級(jí)規(guī)范工程巖體分級(jí)規(guī)范)。但這些分類方法仍都具有一定局限性，比如說(shuō)對(duì)初始地應(yīng)力要素的影但這些分類方法仍都具有一定局限性，比如說(shuō)對(duì)初始地應(yīng)力要素的影響有的分類就沒(méi)有反映，有的方法中很難合理地將其量化。響有的分類就沒(méi)有反映，有的方法中很難合理地將其量化。一些有代表性的開(kāi)挖支護(hù)設(shè)計(jì)方法。一些有代表性的開(kāi)挖支護(hù)設(shè)計(jì)方法。(一一)類比分析法類比分析法 李世輝等提出了一種將圍巖分

23、類與簡(jiǎn)易的數(shù)值分析相結(jié)合李世輝等提出了一種將圍巖分類與簡(jiǎn)易的數(shù)值分析相結(jié)合的方法。的方法。 其原理是將隧道圍巖其原理是將隧道圍巖-支護(hù)體系看成一種開(kāi)放的復(fù)雜巨系支護(hù)體系看成一種開(kāi)放的復(fù)雜巨系統(tǒng)。其方法由典型個(gè)體測(cè)試數(shù)據(jù)，分類與類比，并且先后統(tǒng)。其方法由典型個(gè)體測(cè)試數(shù)據(jù)，分類與類比，并且先后已開(kāi)發(fā)了可實(shí)現(xiàn)人機(jī)對(duì)話便于現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)用的已開(kāi)發(fā)了可實(shí)現(xiàn)人機(jī)對(duì)話便于現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)用的BMP等假設(shè)干等假設(shè)干系列性的程序，既可用于單一隧洞，也可用于洞群的反分系列性的程序，既可用于單一隧洞，也可用于洞群的反分析和正分析。已先后在引大入秦工程有關(guān)隧道和二灘導(dǎo)流析和正分析。已先后在引大入秦工程有關(guān)隧道和二灘導(dǎo)流洞工程等現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)用

24、，獲得好的效果。洞工程等現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)用，獲得好的效果。 (二二)圍巖松動(dòng)圈支護(hù)分類法圍巖松動(dòng)圈支護(hù)分類法 董方庭等經(jīng)過(guò)多年在煤炭礦山巷道的實(shí)際并做了假設(shè)干模型實(shí)驗(yàn)進(jìn)展驗(yàn)證而提出的。 其主要指點(diǎn)思想以為圍巖失穩(wěn)，主要是由于地應(yīng)力重分布與圍巖強(qiáng)度二者相互作用使圍巖到達(dá)破壞的結(jié)果。 測(cè)試地應(yīng)力和測(cè)取現(xiàn)場(chǎng)圍巖強(qiáng)度都不是每個(gè)工程所能隨便做到和測(cè)準(zhǔn)的。但較易于實(shí)施測(cè)試的圍巖松動(dòng)圈卻是這二者相互作用的結(jié)果。 此圈范圍越大越難支護(hù)或說(shuō)支護(hù)措施的代價(jià)和要求也越高。這時(shí)圍巖的收斂位移也越大。 因此，用實(shí)測(cè)的該圈范圍的大小進(jìn)展支護(hù)分類，并且提出了相應(yīng)的圍巖支護(hù)分類表，在許多礦山獲得了一定的勝利。 該法的一個(gè)缺乏之處是必需

25、在已實(shí)施開(kāi)挖的巷道現(xiàn)場(chǎng)才干測(cè)到松動(dòng)圈進(jìn)而確定其分類級(jí)別。這說(shuō)是說(shuō)在施工之前難以進(jìn)展支護(hù)方法的預(yù)設(shè)計(jì)。(三三)流變性圍巖的支護(hù)設(shè)計(jì)計(jì)算及優(yōu)化流變性圍巖的支護(hù)設(shè)計(jì)計(jì)算及優(yōu)化軟巖巷道分為全部或部分圍巖是軟巖兩種類型。軟巖巷道分為全部或部分圍巖是軟巖兩種類型。首先根據(jù)地質(zhì)資料和現(xiàn)場(chǎng)或?qū)嶒?yàn)室?guī)r膂力學(xué)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)判別所研討的工首先根據(jù)地質(zhì)資料和現(xiàn)場(chǎng)或?qū)嶒?yàn)室?guī)r膂力學(xué)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)判別所研討的工程圍巖屬于何種類型的本構(gòu)模型，選取適宜的力學(xué)分析方式，并在思程圍巖屬于何種類型的本構(gòu)模型，選取適宜的力學(xué)分析方式，并在思索尺寸效應(yīng)條件下選用合理的力學(xué)參數(shù)。然后進(jìn)展軟巖巷道的穩(wěn)定分索尺寸效應(yīng)條件下選用合理的力學(xué)參數(shù)。然后進(jìn)展軟巖

26、巷道的穩(wěn)定分析和支護(hù)設(shè)計(jì)。析和支護(hù)設(shè)計(jì)。 由于軟巖在多數(shù)情況下流變效應(yīng)都比較明顯，因此對(duì)有時(shí)間效應(yīng)的由于軟巖在多數(shù)情況下流變效應(yīng)都比較明顯，因此對(duì)有時(shí)間效應(yīng)的軟巖，應(yīng)采用軟巖，應(yīng)采用“流變力學(xué)設(shè)計(jì)的方法。流變力學(xué)設(shè)計(jì)的方法。當(dāng)初始應(yīng)力場(chǎng)為非均勻場(chǎng)時(shí)，可選用適宜的本構(gòu)模型當(dāng)初始應(yīng)力場(chǎng)為非均勻場(chǎng)時(shí)，可選用適宜的本構(gòu)模型(如彈塑性、粘如彈塑性、粘彈塑性或流變損傷模型等彈塑性或流變損傷模型等)用數(shù)值方法做分析，確定一次、二次支護(hù)用數(shù)值方法做分析，確定一次、二次支護(hù)的剛度和二次支護(hù)的合理時(shí)機(jī)的剛度和二次支護(hù)的合理時(shí)機(jī)(或用現(xiàn)場(chǎng)變形監(jiān)測(cè)曲線來(lái)確定此時(shí)機(jī)或用現(xiàn)場(chǎng)變形監(jiān)測(cè)曲線來(lái)確定此時(shí)機(jī))。對(duì)此類軟巖當(dāng)初始應(yīng)

27、力場(chǎng)為均勻應(yīng)力場(chǎng)時(shí)對(duì)此類軟巖當(dāng)初始應(yīng)力場(chǎng)為均勻應(yīng)力場(chǎng)時(shí)(即遠(yuǎn)區(qū)的即遠(yuǎn)區(qū)的PV=Ph時(shí)時(shí))，可以，可以用解析方法來(lái)做支護(hù)的優(yōu)化設(shè)計(jì)用解析方法來(lái)做支護(hù)的優(yōu)化設(shè)計(jì)(確定剛度、合理支護(hù)時(shí)間等確定剛度、合理支護(hù)時(shí)間等)。如朱維申曾提出粘彈如朱維申曾提出粘彈-塑性圍巖，其支護(hù)上的應(yīng)力形狀的切向分量表塑性圍巖，其支護(hù)上的應(yīng)力形狀的切向分量表達(dá)式闡明，襯砌上荷載是與其設(shè)置時(shí)間、當(dāng)時(shí)塑性區(qū)大小、襯砌與圍達(dá)式闡明，襯砌上荷載是與其設(shè)置時(shí)間、當(dāng)時(shí)塑性區(qū)大小、襯砌與圍巖剪切模量比及各種物理、力學(xué)、幾何參量有關(guān)的函數(shù)。襯砌設(shè)置愈巖剪切模量比及各種物理、力學(xué)、幾何參量有關(guān)的函數(shù)。襯砌設(shè)置愈晚，荷載愈小。晚，荷載愈小。在研

28、討軟巖巷道設(shè)計(jì)和支護(hù)方案及其實(shí)施的合理時(shí)機(jī)時(shí)，有時(shí)為了更在研討軟巖巷道設(shè)計(jì)和支護(hù)方案及其實(shí)施的合理時(shí)機(jī)時(shí)，有時(shí)為了更好地思索時(shí)間和空間效應(yīng)，要進(jìn)展軸對(duì)應(yīng)的圍巖應(yīng)力分析或三維數(shù)值好地思索時(shí)間和空間效應(yīng)，要進(jìn)展軸對(duì)應(yīng)的圍巖應(yīng)力分析或三維數(shù)值分析。以研討超前臺(tái)階開(kāi)挖或大斷面的巷道的分部開(kāi)挖以及隨后的支分析。以研討超前臺(tái)階開(kāi)挖或大斷面的巷道的分部開(kāi)挖以及隨后的支護(hù)效應(yīng)，并做多方案的比較。這可以在施工前進(jìn)展預(yù)分析。施工開(kāi)場(chǎng)護(hù)效應(yīng)，并做多方案的比較。這可以在施工前進(jìn)展預(yù)分析。施工開(kāi)場(chǎng)后進(jìn)展反分析或反響分析以調(diào)整最初的施工方案，使后續(xù)方案更為優(yōu)后進(jìn)展反分析或反響分析以調(diào)整最初的施工方案，使后續(xù)方案更為優(yōu)化。

29、化。(四)復(fù)合支護(hù)構(gòu)造的計(jì)算孫鈞對(duì)隧道孫鈞對(duì)隧道(或巷道或巷道)的圍巖穩(wěn)定和支護(hù)提出了兩種承載的概念。的圍巖穩(wěn)定和支護(hù)提出了兩種承載的概念。對(duì)中等強(qiáng)度的圍巖，應(yīng)盡量采用噴錨支護(hù)使圍巖構(gòu)成一個(gè)對(duì)中等強(qiáng)度的圍巖，應(yīng)盡量采用噴錨支護(hù)使圍巖構(gòu)成一個(gè)(第二類第二類)承承載環(huán)以保證隧道的穩(wěn)定。載環(huán)以保證隧道的穩(wěn)定。對(duì)較脆弱的圍巖，那么必需采用錨噴支護(hù)以外的附加支護(hù)以構(gòu)成第二對(duì)較脆弱的圍巖，那么必需采用錨噴支護(hù)以外的附加支護(hù)以構(gòu)成第二類承載環(huán)。類承載環(huán)。對(duì)第二類承載環(huán)假設(shè)采用二層構(gòu)造的復(fù)合支護(hù)方式，提出了相應(yīng)的適對(duì)第二類承載環(huán)假設(shè)采用二層構(gòu)造的復(fù)合支護(hù)方式，提出了相應(yīng)的適用計(jì)算方法。其中包括：根據(jù)構(gòu)造特點(diǎn)，

30、認(rèn)定噴層和內(nèi)襯構(gòu)造的內(nèi)力用計(jì)算方法。其中包括：根據(jù)構(gòu)造特點(diǎn)，認(rèn)定噴層和內(nèi)襯構(gòu)造的內(nèi)力主要由形變壓力產(chǎn)生；而后者的構(gòu)成和分布規(guī)律與圍巖變形的依時(shí)性主要由形變壓力產(chǎn)生；而后者的構(gòu)成和分布規(guī)律與圍巖變形的依時(shí)性特征相關(guān)。該依時(shí)性可簡(jiǎn)化地用三單元粘彈性模型表述；由形變壓力特征相關(guān)。該依時(shí)性可簡(jiǎn)化地用三單元粘彈性模型表述；由形變壓力產(chǎn)生的復(fù)合支護(hù)內(nèi)力可借助變形協(xié)調(diào)條件建立計(jì)算方法。該種支護(hù)的產(chǎn)生的復(fù)合支護(hù)內(nèi)力可借助變形協(xié)調(diào)條件建立計(jì)算方法。該種支護(hù)的截面設(shè)計(jì)要進(jìn)展抗剪、抗壓、抗拉才干和洞徑向張應(yīng)變的驗(yàn)算。截面設(shè)計(jì)要進(jìn)展抗剪、抗壓、抗拉才干和洞徑向張應(yīng)變的驗(yàn)算。 (五五)大斷面軟巖巷道分部開(kāi)挖支護(hù)過(guò)程大斷

31、面軟巖巷道分部開(kāi)挖支護(hù)過(guò)程的仿真模擬的仿真模擬 由于軟巖的非線性性質(zhì)，模擬其開(kāi)挖支護(hù)的真實(shí)過(guò)程非常重要，由于過(guò)程不同其結(jié)果也會(huì)相差很大。 朱合華根據(jù)此問(wèn)題的特點(diǎn)，建立了一種施工動(dòng)態(tài)仿真數(shù)值方法。用該法可在施工設(shè)計(jì)階段預(yù)先模擬施工過(guò)程。還可在施工中進(jìn)展動(dòng)態(tài)反演分析，并研發(fā)出一種集成化的通用軟件系統(tǒng)。陳錦清、陳鈞等也曾對(duì)大斷面巷道采用不同分部開(kāi)挖方案時(shí)的圍巖塑性區(qū)和收斂位移值做了分析比較。闡明各種方案的結(jié)果也有相當(dāng)大的差別。二、復(fù)雜地層中建筑隧道的指點(diǎn)原理二、復(fù)雜地層中建筑隧道的指點(diǎn)原理?yè)?jù)不完全統(tǒng)計(jì)，我國(guó)在鐵路部門已建成的隧道已超越據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，我國(guó)在鐵路部門已建成的隧道已超越5 000座，總長(zhǎng)座

32、，總長(zhǎng)超越超越2 000km。自新奧地利施工法傳人我國(guó)以來(lái)，我國(guó)的建筑閱歷和。自新奧地利施工法傳人我國(guó)以來(lái)，我國(guó)的建筑閱歷和技術(shù)實(shí)踐上已在多方面超出了新奧法。王蘿恕提出應(yīng)總結(jié)并構(gòu)成技術(shù)實(shí)踐上已在多方面超出了新奧法。王蘿恕提出應(yīng)總結(jié)并構(gòu)成“中中國(guó)隧道建筑法。他以為應(yīng)以巖膂力學(xué)原理為根底，以支護(hù)與圍巖共國(guó)隧道建筑法。他以為應(yīng)以巖膂力學(xué)原理為根底，以支護(hù)與圍巖共同作用的現(xiàn)代支護(hù)實(shí)際為根據(jù)，抓住四大原那么：同作用的現(xiàn)代支護(hù)實(shí)際為根據(jù)，抓住四大原那么：(1)一切施工方法和支護(hù)手段要嚴(yán)密圍繞維持圍巖穩(wěn)定的目的；一切施工方法和支護(hù)手段要嚴(yán)密圍繞維持圍巖穩(wěn)定的目的；(2)把支護(hù)和圍巖視做共同承載構(gòu)造；把支護(hù)和

33、圍巖視做共同承載構(gòu)造；(3)用現(xiàn)場(chǎng)量測(cè)實(shí)驗(yàn)了解和掌握圍巖用現(xiàn)場(chǎng)量測(cè)實(shí)驗(yàn)了解和掌握圍巖_支護(hù)體系的力學(xué)動(dòng)態(tài)，進(jìn)展反響支護(hù)體系的力學(xué)動(dòng)態(tài)，進(jìn)展反響設(shè)計(jì)和施工；設(shè)計(jì)和施工；(4)開(kāi)挖后及時(shí)加固，穩(wěn)定圍巖；開(kāi)挖后及時(shí)加固，穩(wěn)定圍巖；(5)開(kāi)挖處于時(shí)空不斷變化中，應(yīng)使開(kāi)挖系統(tǒng)具有整體性、有序性、開(kāi)挖處于時(shí)空不斷變化中，應(yīng)使開(kāi)挖系統(tǒng)具有整體性、有序性、反響性、動(dòng)態(tài)性等，使之處于人為的控制之中。反響性、動(dòng)態(tài)性等，使之處于人為的控制之中。 襯砌構(gòu)造。以三種方式運(yùn)用于不同條件：(1)專長(zhǎng)、長(zhǎng)大隧道應(yīng)采用復(fù)合襯砌構(gòu)造。初期支護(hù)有錨、噴、網(wǎng)和鋼拱架等組成。二次襯砌由模筑混凝土或鋼筋混凝土組成；(2)普通中長(zhǎng)隧道可用

34、單層模筑混凝土襯砌，有時(shí)也可先用暫時(shí)噴錨支護(hù)；(3)地層強(qiáng)度高，圍巖完好性好時(shí)，可采用單層噴錨永久支護(hù)構(gòu)造。應(yīng)確立兩個(gè)設(shè)計(jì)階段的法規(guī)：一是預(yù)設(shè)計(jì)；二是施工中的信息化反響設(shè)計(jì)，后者更為重要。環(huán)境管理(防排水)。根據(jù)不同環(huán)境及要求，要確定是以排堵結(jié)合以排為主還是以堵為主的原那么，并設(shè)計(jì)好排水系統(tǒng)。留意環(huán)境的綜合治理，為現(xiàn)場(chǎng)工人減少身心危害和負(fù)擔(dān)。 施工方法。提出了共施工方法。提出了共20余條施工要點(diǎn)，以保證在圍巖穩(wěn)定余條施工要點(diǎn)，以保證在圍巖穩(wěn)定的條件下平安施工。其要點(diǎn)主要包括以下方面：的條件下平安施工。其要點(diǎn)主要包括以下方面： 1快速施工。用礦山法時(shí)，好巖石可全斷面開(kāi)挖，或快速施工。用礦山法時(shí)，

35、好巖石可全斷面開(kāi)挖，或先導(dǎo)坑后擴(kuò)展，或加設(shè)輔助導(dǎo)坑等；先導(dǎo)坑后擴(kuò)展，或加設(shè)輔助導(dǎo)坑等； 2脆弱地層。應(yīng)采用正臺(tái)階法施工，絕不能采用半斷脆弱地層。應(yīng)采用正臺(tái)階法施工，絕不能采用半斷面超前施工又不設(shè)仰拱的方法，應(yīng)盡快構(gòu)成一次支護(hù)的封面超前施工又不設(shè)仰拱的方法，應(yīng)盡快構(gòu)成一次支護(hù)的封鎖斷面是勝利的關(guān)鍵；鎖斷面是勝利的關(guān)鍵； 3開(kāi)挖后及時(shí)放射混凝土，加設(shè)短錨桿。在惡劣條件開(kāi)挖后及時(shí)放射混凝土，加設(shè)短錨桿。在惡劣條件下采用超前支護(hù)、注漿加固，不允許過(guò)多釋放圍巖的變形下采用超前支護(hù)、注漿加固，不允許過(guò)多釋放圍巖的變形能；能； 4特大斷面，據(jù)不同條件可采用中隔墻法、中隔墻交特大斷面，據(jù)不同條件可采用中隔墻法

36、、中隔墻交叉臺(tái)階法、雙側(cè)壁導(dǎo)坑法等；叉臺(tái)階法、雙側(cè)壁導(dǎo)坑法等； 5脆弱圍巖中實(shí)施管超前、嚴(yán)注漿、短進(jìn)尺、強(qiáng)支護(hù)、脆弱圍巖中實(shí)施管超前、嚴(yán)注漿、短進(jìn)尺、強(qiáng)支護(hù)、緊封鎖、勤量測(cè)的緊封鎖、勤量測(cè)的18字方針；字方針； 6支護(hù)順序?yàn)橐淮沃ёo(hù)自上而下進(jìn)展，待圍巖穩(wěn)定后再支護(hù)順序?yàn)橐淮沃ёo(hù)自上而下進(jìn)展，待圍巖穩(wěn)定后再做二次襯砌，這時(shí)應(yīng)自下而上進(jìn)展。底部混凝土先鋪，對(duì)做二次襯砌，這時(shí)應(yīng)自下而上進(jìn)展。底部混凝土先鋪，對(duì)圍巖穩(wěn)定至關(guān)重要；圍巖穩(wěn)定至關(guān)重要； 7因施工對(duì)地層擾動(dòng)深度普通在因施工對(duì)地層擾動(dòng)深度普通在2.02.5m，因此盡速設(shè)，因此盡速設(shè)置長(zhǎng)度為置長(zhǎng)度為24m的中短錨桿較適宜；的中短錨桿較適宜； 8超

37、前地質(zhì)預(yù)告已日趨成熟，應(yīng)正式列入工序環(huán)節(jié)；超前地質(zhì)預(yù)告已日趨成熟，應(yīng)正式列入工序環(huán)節(jié)； 9監(jiān)控量測(cè)是中心任務(wù)，必需作好，重點(diǎn)留意一倍洞徑監(jiān)控量測(cè)是中心任務(wù)，必需作好，重點(diǎn)留意一倍洞徑處的隧道變化。處的隧道變化。三、大型洞室及其群體的穩(wěn)定性和施工三、大型洞室及其群體的穩(wěn)定性和施工方案的優(yōu)化分析研討方案的優(yōu)化分析研討 在大型水電工程中地下洞室群體的規(guī)模往往很大，構(gòu)造復(fù)雜。大多由二個(gè)大洞室或三個(gè)大洞室以及它們間的許多聯(lián)絡(luò)通道組成。而在礦山，比如井底車場(chǎng)或采場(chǎng)附近也是巷道密集的部位所在。在復(fù)雜地層中開(kāi)挖這類工程群體，其開(kāi)挖支護(hù)順序和方案對(duì)圍巖穩(wěn)定的影響至關(guān)重要。 朱維申等在前述的施工過(guò)程力學(xué)原理指點(diǎn)下

38、，提出了用動(dòng)態(tài)規(guī)劃的方法和人工智能技術(shù)相結(jié)合的方法來(lái)做多要素多方案的優(yōu)選任務(wù) (一)動(dòng)態(tài)規(guī)劃分析法 動(dòng)態(tài)規(guī)劃是處理最正確化問(wèn)題的一種特殊途徑。他可把一個(gè)n維最優(yōu)問(wèn)題變換為n個(gè)一維最正確化問(wèn)題。它的一個(gè)最重要的特點(diǎn)是把一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)工程決策問(wèn)題化為分段決策問(wèn)題。該方法中的關(guān)鍵元素是級(jí)、形狀、決策、變換和效益。 我們?cè)诖_定施工順序的優(yōu)化方向時(shí)采用的判據(jù)，即收益函數(shù)，用的是圍巖中塑性區(qū)(當(dāng)用彈塑性模型時(shí))或損傷區(qū)(當(dāng)用斷裂損傷模型時(shí))的面積多少作為決策根據(jù)。(二二)人工智能技術(shù)的運(yùn)用人工智能技術(shù)的運(yùn)用 大型洞群分部開(kāi)挖施工順序的能夠組合非常多，假設(shè)有兩個(gè)大洞室那么施工排序方案能夠有百余種，對(duì)三個(gè)大洞

39、室那么將達(dá)上千種，假設(shè)全部用手工陳列，任務(wù)量很大且易脫漏。另外，在做優(yōu)化分析時(shí)需預(yù)備的計(jì)算用的數(shù)據(jù)文件也非常浩繁。因此，對(duì)這兩方面任務(wù)運(yùn)用人工智能技術(shù)來(lái)處理，將洞室群分部開(kāi)挖自動(dòng)排序，數(shù)值計(jì)算所需數(shù)據(jù)文件自動(dòng)生成，結(jié)果效果良好。第三節(jié)第三節(jié) 地下工程圍巖變形反分析方法的研討地下工程圍巖變形反分析方法的研討進(jìn)展進(jìn)展 一、反分析方法的研討進(jìn)展一、反分析方法的研討進(jìn)展 從從70年代起，日本、美國(guó)、意大利等學(xué)者就開(kāi)場(chǎng)進(jìn)展年代起，日本、美國(guó)、意大利等學(xué)者就開(kāi)場(chǎng)進(jìn)展了巖體位移反響實(shí)際和運(yùn)用的研討。其中最有代表性的是了巖體位移反響實(shí)際和運(yùn)用的研討。其中最有代表性的是日本的櫻井春輔提出的位移日本的櫻井春輔提出

40、的位移-應(yīng)變反響確定初始地應(yīng)力與應(yīng)變反響確定初始地應(yīng)力與地層彈性參數(shù)的有限元法。其特點(diǎn)是設(shè)巖體的垂直向地應(yīng)地層彈性參數(shù)的有限元法。其特點(diǎn)是設(shè)巖體的垂直向地應(yīng)力近似等于自重應(yīng)力，程度向地應(yīng)力和地層的力近似等于自重應(yīng)力，程度向地應(yīng)力和地層的E、值可值可以用多次反復(fù)計(jì)算來(lái)確定。以用多次反復(fù)計(jì)算來(lái)確定。 90年代，開(kāi)展了彈塑圍巖中的一種簡(jiǎn)化適用的反分析法。年代，開(kāi)展了彈塑圍巖中的一種簡(jiǎn)化適用的反分析法。意大利的意大利的Gioda研討了多年，也提出可同時(shí)確定初始地應(yīng)研討了多年，也提出可同時(shí)確定初始地應(yīng)力和地層參數(shù)的優(yōu)化反演實(shí)際及方法。力和地層參數(shù)的優(yōu)化反演實(shí)際及方法。 楊志法在楊志法在80年代初提出了對(duì)

41、彈性介質(zhì)圍巖運(yùn)用位移圖譜法年代初提出了對(duì)彈性介質(zhì)圍巖運(yùn)用位移圖譜法做反分析的方法。做反分析的方法。 其原理是將初始地應(yīng)力荷載分解為四種方式。對(duì)不同工程其原理是將初始地應(yīng)力荷載分解為四種方式。對(duì)不同工程條件，其實(shí)踐初始地應(yīng)力可由上述四種方式的某種組合疊條件，其實(shí)踐初始地應(yīng)力可由上述四種方式的某種組合疊加而成。再設(shè)定幾種的典型洞型作為規(guī)范洞型。經(jīng)過(guò)計(jì)算加而成。再設(shè)定幾種的典型洞型作為規(guī)范洞型。經(jīng)過(guò)計(jì)算分析，對(duì)它們分別得出與各類荷載相應(yīng)的位移值，并將其分析，對(duì)它們分別得出與各類荷載相應(yīng)的位移值，并將其繪制成一系列圖譜。假設(shè)實(shí)踐工程的計(jì)算剖面與繪制成一系列圖譜。假設(shè)實(shí)踐工程的計(jì)算剖面與“規(guī)范洞規(guī)范洞型

42、幾何類似，并且約束條件和彈性方程也類似，那么即型幾何類似，并且約束條件和彈性方程也類似，那么即可利用圖譜根據(jù)實(shí)測(cè)位移，直接得出初始地應(yīng)力或地層的可利用圖譜根據(jù)實(shí)測(cè)位移，直接得出初始地應(yīng)力或地層的彈性參數(shù)值。彈性參數(shù)值。 呂愛(ài)鐘等對(duì)彈性介質(zhì)位移反分析做了參數(shù)辨識(shí)的多方面研呂愛(ài)鐘等對(duì)彈性介質(zhì)位移反分析做了參數(shù)辨識(shí)的多方面研討。并對(duì)現(xiàn)場(chǎng)位移測(cè)點(diǎn)討。并對(duì)現(xiàn)場(chǎng)位移測(cè)點(diǎn)(線線)的最優(yōu)布置等做了較系統(tǒng)的研的最優(yōu)布置等做了較系統(tǒng)的研討，以便提高位移反分析的精度。再利用此類反分析確定討，以便提高位移反分析的精度。再利用此類反分析確定地下構(gòu)造載荷時(shí)對(duì)所遇到的解的不穩(wěn)定性問(wèn)題做了全面的地下構(gòu)造載荷時(shí)對(duì)所遇到的解的不

43、穩(wěn)定性問(wèn)題做了全面的研討，獲得了成果。研討，獲得了成果。 王芝銀等對(duì)反分析問(wèn)題中的非線性問(wèn)題、時(shí)間相關(guān)性問(wèn)題、王芝銀等對(duì)反分析問(wèn)題中的非線性問(wèn)題、時(shí)間相關(guān)性問(wèn)題、空間效應(yīng)以及如何消除測(cè)前喪失位移的影響方面做了較深空間效應(yīng)以及如何消除測(cè)前喪失位移的影響方面做了較深化的研討。并就粘彈性、粘彈塑性問(wèn)題和三維反分析等方化的研討。并就粘彈性、粘彈塑性問(wèn)題和三維反分析等方面提出了相應(yīng)的反分析方法和適用性較強(qiáng)的程序設(shè)計(jì)面提出了相應(yīng)的反分析方法和適用性較強(qiáng)的程序設(shè)計(jì) 90年代楊林德、馮紫良、朱合華等也出版專著全面系統(tǒng)地論述了國(guó)內(nèi)外反響實(shí)際及運(yùn)用的現(xiàn)況。除了對(duì)彈性、粘彈性及彈塑性問(wèn)題做了研討外，還詳細(xì)地引見(jiàn)了非

44、線性反響問(wèn)題中的優(yōu)化搜索和目的函數(shù)的逼近問(wèn)題的諸多方法。該項(xiàng)任務(wù)中還特別研討前人很少涉及的非線性問(wèn)題的攝動(dòng)數(shù)值法以及圍巖本構(gòu)關(guān)系和模型識(shí)別問(wèn)題。對(duì)后一問(wèn)題，著重討論了確定性形變場(chǎng)的模型辨識(shí)和多介質(zhì)資料的模型識(shí)別。并給出了許多工程運(yùn)用的算例。 由于巖土力學(xué)的非確定性特征很明顯，孫鈞、蔣樹(shù)屏等在其共同撰寫(xiě)的專著(巖土力學(xué)反演問(wèn)題的隨機(jī)實(shí)際與方法 )中系統(tǒng)論述巖土力學(xué)反問(wèn)題的建模原理和方法，包括處置觀測(cè)中不確定性的最優(yōu)目的函數(shù)、模型的不確定性等問(wèn)題；洞室圍巖變形隨機(jī)預(yù)告的原理和方法；穩(wěn)定的可靠性評(píng)價(jià)；對(duì)洞周圍巖的非確定性非線性動(dòng)態(tài)問(wèn)題，那么采用擴(kuò)張卡爾曼濾波器的有限元的根本原理和方法進(jìn)展研討， 第四

45、節(jié)第四節(jié) 大型洞群的工程運(yùn)用大型洞群的工程運(yùn)用 一、淮南煤礦軟巖巷道支護(hù)實(shí)驗(yàn)研討一、淮南煤礦軟巖巷道支護(hù)實(shí)驗(yàn)研討 淮南某煤礦石門大巷，埋深淮南某煤礦石門大巷，埋深640m。其圍巖巖性。其圍巖巖性為砂巖和頁(yè)巖互層。巖體裂隙發(fā)育，含水量高、為砂巖和頁(yè)巖互層。巖體裂隙發(fā)育，含水量高、易風(fēng)化、強(qiáng)度低。程度向構(gòu)造應(yīng)力及垂直向應(yīng)力易風(fēng)化、強(qiáng)度低。程度向構(gòu)造應(yīng)力及垂直向應(yīng)力均較大。附近已掘巷道礦壓顯現(xiàn)嚴(yán)重。程度和垂均較大。附近已掘巷道礦壓顯現(xiàn)嚴(yán)重。程度和垂直向收斂值達(dá)直向收斂值達(dá)16.5mmd和和45.2mmd。巷道。巷道成巷后兩個(gè)月內(nèi)料石碹即被壓跨。有的地方用每成巷后兩個(gè)月內(nèi)料石碹即被壓跨。有的地方用每米

46、米3架架29#U型鋼支架也未能處理問(wèn)題。型鋼支架也未能處理問(wèn)題。 武漢巖土力學(xué)所進(jìn)展的此項(xiàng)研討那么決議采用錨武漢巖土力學(xué)所進(jìn)展的此項(xiàng)研討那么決議采用錨噴網(wǎng)的自動(dòng)支護(hù)方式，并引入新的研討和運(yùn)用技噴網(wǎng)的自動(dòng)支護(hù)方式，并引入新的研討和運(yùn)用技術(shù)經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)巷道來(lái)進(jìn)展研討。術(shù)經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)巷道來(lái)進(jìn)展研討。 (一)綜合性的現(xiàn)場(chǎng)和實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)測(cè)試和分析研討 為了能弄清巷道所在區(qū)域的初始力學(xué)條件和圍巖力學(xué)性質(zhì)，進(jìn)展了以下方面的測(cè)試和分析任務(wù)：(1)初始地應(yīng)力現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試；(2)巖膂力學(xué)特性大型現(xiàn)場(chǎng)雙軸實(shí)驗(yàn)；(3)軟巖物理化學(xué)特性實(shí)驗(yàn)；(4)軟巖巷道支護(hù)的模型實(shí)驗(yàn)；(5)可伸縮錨桿研制；(6)柔性噴層資料研制；(7)松動(dòng)圈測(cè)試

47、；(8)圍巖變形的深部和外表量測(cè)；(9)錨桿受力量測(cè)；(10)二維與三維的非線性數(shù)值正反分析；(11)現(xiàn)場(chǎng)開(kāi)挖和支護(hù)的實(shí)施及綜合治理。 (二)巷道斷面和支護(hù)方案確實(shí)定巷道埋深大及程度地應(yīng)力高(實(shí)測(cè)程度向最大約為15.7MPa)，且?guī)r體較破碎，將巷道斷面設(shè)計(jì)成雙圓拱型，毛洞高515cm，寬600cm。支護(hù)方式改被動(dòng)式的襯砌或鋼拱架為錨噴網(wǎng)這種自動(dòng)支護(hù)方式。 支護(hù)參數(shù)設(shè)計(jì)以模型實(shí)驗(yàn)和初期的非線性有限元分析結(jié)果為根據(jù)。初始地應(yīng)力場(chǎng)取重力應(yīng)力和程度向應(yīng)力的平均值16.15MPa。思索到圍巖中有一定塑性區(qū)，應(yīng)力集中會(huì)有均化趨勢(shì)，因此取集中系數(shù)為1.5，那么緊鄰圍巖中應(yīng)力強(qiáng)度約為24.23MPa。參照模型

48、實(shí)驗(yàn)結(jié)果，假設(shè)采用優(yōu)化的“傾斜交叉布錨法，估計(jì)可提高圍巖強(qiáng)度1.3至1.5倍，經(jīng)加固后的巖體強(qiáng)度約可到達(dá)28.73MPa，支護(hù)參數(shù)根本上能滿足巷道的穩(wěn)定要求。 運(yùn)用非線性有限元計(jì)算和模型實(shí)驗(yàn)的結(jié)果都闡明，假設(shè)運(yùn)用“傾斜交叉布錨法，圍巖塑性區(qū)約在1.5m，因此選定錨桿長(zhǎng)度為1.7m，間排距為600mm600ram。上述的支護(hù)參數(shù)是預(yù)設(shè)計(jì)的結(jié)果，以后可以根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)支護(hù)效果，用反響分析法再做適當(dāng)調(diào)整。 (三)可伸縮錨桿和柔性噴層資料的研制 根據(jù)數(shù)年前在該礦的上程度洞進(jìn)展圍巖變形測(cè)試的結(jié)果，巷道收斂變形量可達(dá)洞徑的3以上。再根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)巖膂力學(xué)實(shí)驗(yàn)、巖體的變形模量估計(jì)約在(14)103MPa。因此，要求錨桿

49、具有順應(yīng)大變形的才干。經(jīng)測(cè)算，錨桿的可伸縮量約為50mm或更多。其初錨和終錨力那么應(yīng)在329.4kN和549kN。由于傾斜交叉布錨法要求錨桿有較好的側(cè)向剪切剛度和強(qiáng)度。因此錨桿的直徑不能太小。根據(jù)上述要求，研制了三種類型的有伸縮性的錨桿： (1)全長(zhǎng)粘結(jié)與端部錨固相結(jié)合的復(fù)合伸縮式錨桿； (2)摩擦式伸縮管縫-鋼筋復(fù)合性錨桿； (3)樹(shù)脂錨固加孔口伸縮式錨桿?，F(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)以第一種錨桿為主。 為順應(yīng)巷道的大變形，防止噴層的開(kāi)裂和零落，研制成一種強(qiáng)度和變形量都能到達(dá)要求的柔性噴層資料配方。其要點(diǎn)是： 在現(xiàn)有噴層資料中添加了一種高分子聚合物和速凝劑。其強(qiáng)度在28天之后都可到達(dá)1822MPa。而變形量那么

50、根據(jù)添加劑的多少最后可到達(dá)56，即為現(xiàn)有普通噴層資料的810倍，可見(jiàn)其性能是良好的。 (四)可縮可轉(zhuǎn)型接頭的預(yù)制大弧板軟巖洞室支護(hù)的研制 在巖體流變和大變形繼續(xù)開(kāi)展比較明顯的極軟巖洞室工程中，作為另外一種可行的比較方案，在國(guó)家第七個(gè)五年方案攻關(guān)工程中，孫鈞等曾研制了一種“邊支邊讓、“先柔后剛、可縮可轉(zhuǎn)型接頭(待變形趨于穩(wěn)定后再焊接)的預(yù)制鋼筋混凝土大型弧板支護(hù)，其后背與圍巖間充填特殊設(shè)計(jì)的襯墊資料，在淮南煤礦某處大跨度基建巷道中進(jìn)展了工業(yè)性實(shí)驗(yàn)并獲得勝利。 (五)圍巖收斂的非線性和流變力學(xué)分析 在施工期間還進(jìn)展了流變力學(xué)的正反分析。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，選用彈-粘塑性模型并思索破壞后的剩余強(qiáng)度。利

51、用開(kāi)挖后32天的實(shí)測(cè)程度收斂值，推算巖體的C、及2，求得參數(shù)為C=0.9MPa，=22.5O，2=8.3104MPa.h 運(yùn)用反分析所得參數(shù)再做巷道穩(wěn)定性的正分析，結(jié)果闡明圍巖塑性區(qū)隨時(shí)間推移而增大，在兩幫深度可達(dá)2.0m左右。兩側(cè)收斂量最大達(dá)160mm。但開(kāi)挖50天后，位移變化已很小，位移速率降到0.4mmd。從正反分析所得巷道程度收斂最大值為16cm。而現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)的最大收斂值為11cm左右。思索測(cè)點(diǎn)的滯后埋設(shè)，假設(shè)設(shè)任務(wù)面前方漏測(cè)和滯后埋設(shè)所欠測(cè)為應(yīng)有總量的13，那么可估出全部實(shí)測(cè)值約為5.5cm，那么實(shí)測(cè)收斂值應(yīng)為16.5cm，可見(jiàn)此值與計(jì)算值16cm是相當(dāng)接近的。這也闡明本工程計(jì)算模型和

52、有關(guān)參數(shù)的取值是合理的。 (六)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)及結(jié)果 最初的支護(hù)設(shè)計(jì)和施工是在前述的一系列現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)研討根底上，根據(jù)初步的數(shù)值分析和閱歷類比確定的。需在施工的實(shí)施過(guò)程中進(jìn)展必要的現(xiàn)場(chǎng)量測(cè)，以期掌握圍巖的動(dòng)態(tài)，用以檢驗(yàn)原方案的正確性和在以為需對(duì)原方案做修正時(shí)得到一定的根據(jù)。同時(shí)為確定最正確二次支護(hù)和底拱施工的時(shí)間以及計(jì)算判別巷道長(zhǎng)期穩(wěn)定性提供必要的資料。在該實(shí)驗(yàn)巷道里共進(jìn)展了以下四個(gè)工程的量測(cè)： 1收斂量測(cè) 巷道的收斂變形顯示，由于采用了特殊的“傾斜交叉布錨法和新型可伸縮錨桿及柔性噴層，明顯地約束了巷道的變形。其變形率在巷道開(kāi)挖后的40天左右已減少到0.1mmd。經(jīng)過(guò)3個(gè)月的時(shí)間考驗(yàn)變形已趨于穩(wěn)定。

53、 2深部多點(diǎn)位移計(jì)量測(cè) 多點(diǎn)位移計(jì)因施工干擾已有所滯后，但埋設(shè)8天后，位移量開(kāi)場(chǎng)明顯增大。至30天左右最大值已達(dá)1023mm。量測(cè)曲線顯示，頂拱有整體下沉趨勢(shì)，但在40天左右變形都漸趨穩(wěn)定。 3錨桿受力量測(cè) 埋設(shè)在上拱左右斜上方的量測(cè)錨桿測(cè)得的變形量較大。其應(yīng)力均已超越資料的彈性極限，有的高達(dá)60kN以上，接近其斷裂值。當(dāng)后來(lái)調(diào)整錨桿密度由600mm600mm到400mm400mm之后，其應(yīng)力量值有所緩和，拱部錨桿受力相對(duì)較小，進(jìn)一步闡明頂拱有整體下沉趨勢(shì)。 4松動(dòng)圈測(cè)試 運(yùn)用鉆孔聲波法對(duì)巷道圍巖在開(kāi)挖后的15天、40天和70天分別進(jìn)展了測(cè)試。經(jīng)分析可得到以下結(jié)果：(1)圍巖波速較低，最低可達(dá)

54、900ms，最高也只需2000ms；(2)隨時(shí)間推移圍巖波速逐漸降低，松動(dòng)圈也有擴(kuò)展趨勢(shì)，但最終到達(dá)穩(wěn)定；(3)除巷道壁面之內(nèi)左右為爆破松動(dòng)區(qū)外，從0.51.5m范圍內(nèi)波速向深部方向由低變高為一過(guò)渡區(qū)。在1.52.0m深度范圍之外波速轉(zhuǎn)向正常值。 實(shí)驗(yàn)巷道實(shí)踐開(kāi)挖支護(hù)約35至40天后，圍巖變形測(cè)試和錨桿受力測(cè)試數(shù)據(jù)已根本趨于穩(wěn)定。巷道收斂速率已小于0.1mmd。根據(jù)國(guó)內(nèi)大量實(shí)際閱歷，普通都以為該速度小于0.2mmd，即可以為變形根本穩(wěn)定。因此，在這時(shí)即安排進(jìn)展第二次常規(guī)噴混凝土的復(fù)噴任務(wù)，以構(gòu)成二次支護(hù)。 五、金川鎳礦二礦區(qū)不良巖層巷道穩(wěn)定性研五、金川鎳礦二礦區(qū)不良巖層巷道穩(wěn)定性研討討金川鎳礦

55、是我國(guó)最大的鎳消費(fèi)基地，也是我國(guó)三大資源綜合利用基金川鎳礦是我國(guó)最大的鎳消費(fèi)基地，也是我國(guó)三大資源綜合利用基地之一。該礦最大的是二礦區(qū)，其儲(chǔ)量占全礦的地之一。該礦最大的是二礦區(qū)，其儲(chǔ)量占全礦的75。該礦區(qū)是我國(guó)初始地應(yīng)力全國(guó)最高的地域。歷史上地質(zhì)構(gòu)造運(yùn)動(dòng)長(zhǎng)該礦區(qū)是我國(guó)初始地應(yīng)力全國(guó)最高的地域。歷史上地質(zhì)構(gòu)造運(yùn)動(dòng)長(zhǎng)期活動(dòng)，巖漿巖的侵入及相互交叉，使礦區(qū)巖層完好性遭到劇烈破期活動(dòng)，巖漿巖的侵入及相互交叉，使礦區(qū)巖層完好性遭到劇烈破壞。礦井的巷道經(jīng)常發(fā)生冒頂片幫。以壞。礦井的巷道經(jīng)常發(fā)生冒頂片幫。以1 250m中段為例，一年內(nèi)片中段為例，一年內(nèi)片冒塌方達(dá)冒塌方達(dá)169次之多。大部分發(fā)生在地質(zhì)條件差的

56、不良巖層中。所謂次之多。大部分發(fā)生在地質(zhì)條件差的不良巖層中。所謂不良巖層主要指二輝橄欖巖。初步估計(jì)采準(zhǔn)巷道的不良巖層主要指二輝橄欖巖。初步估計(jì)采準(zhǔn)巷道的50，開(kāi)辟巷道，開(kāi)辟巷道的的2030，采區(qū)的，采區(qū)的6070屬這類巖體。屬這類巖體。決議在二礦區(qū)決議在二礦區(qū)1200m中段的一條圍巖為二輝橄欖巖的巷道中安排了中段的一條圍巖為二輝橄欖巖的巷道中安排了全面的實(shí)驗(yàn)方案作為實(shí)驗(yàn)巷道。其埋深為全面的實(shí)驗(yàn)方案作為實(shí)驗(yàn)巷道。其埋深為530m。 研討方案共分了七個(gè)子題：研討方案共分了七個(gè)子題： (1)二輝橄欖巖工程地質(zhì)力學(xué)特性研討；二輝橄欖巖工程地質(zhì)力學(xué)特性研討； (2)實(shí)驗(yàn)巷道工程設(shè)計(jì)和施工研討；實(shí)驗(yàn)巷道工

57、程設(shè)計(jì)和施工研討； (3)巖體變形模量時(shí)效研討和三軸流變現(xiàn)場(chǎng)研討；巖體變形模量時(shí)效研討和三軸流變現(xiàn)場(chǎng)研討； (4)巷道圍巖變形特性研討；巷道圍巖變形特性研討； (5)巷道圍巖應(yīng)力丈量；巷道圍巖應(yīng)力丈量； (6)斷層泥物化性質(zhì)和膨脹特性研討；斷層泥物化性質(zhì)和膨脹特性研討； (7)巷道穩(wěn)定有限元流變分析。巷道穩(wěn)定有限元流變分析。 其中其中(3)、(4)、(7)項(xiàng)內(nèi)容是研討的重點(diǎn)。項(xiàng)內(nèi)容是研討的重點(diǎn)。二輝橄欖巖中二輝橄欖巖中、V級(jí)構(gòu)造面發(fā)育，按產(chǎn)狀分達(dá)級(jí)構(gòu)造面發(fā)育，按產(chǎn)狀分達(dá)5組以上，切割成的組以上，切割成的構(gòu)造體為構(gòu)造體為0.20.6m，呈鑲嵌碎裂構(gòu)造。，呈鑲嵌碎裂構(gòu)造。 圍巖的水文地質(zhì)條件簡(jiǎn)單，

58、部分含裂隙脈狀水，在破碎帶有裂隙水圍巖的水文地質(zhì)條件簡(jiǎn)單，部分含裂隙脈狀水，在破碎帶有裂隙水滲流。個(gè)別鉆孔涌水，水量為滲流。個(gè)別鉆孔涌水，水量為1td，以后逐漸減少。，以后逐漸減少。 根據(jù)構(gòu)造類型實(shí)驗(yàn)巷道的根據(jù)構(gòu)造類型實(shí)驗(yàn)巷道的37m長(zhǎng)度中可分三段。其長(zhǎng)度分別為長(zhǎng)度中可分三段。其長(zhǎng)度分別為10m、10m、17m左右。左右。第一、三段屬碎裂介質(zhì)。其巖塊強(qiáng)度較高，但其巖體變形破壞受第一、三段屬碎裂介質(zhì)。其巖塊強(qiáng)度較高，但其巖體變形破壞受、V級(jí)構(gòu)造面控制。在宏觀上巖體變形量大，擴(kuò)容景象明顯，且具強(qiáng)流級(jí)構(gòu)造面控制。在宏觀上巖體變形量大，擴(kuò)容景象明顯，且具強(qiáng)流變性。變性。第二段屬塊裂介質(zhì)。第二段屬塊裂介

59、質(zhì)。 、和和V級(jí)構(gòu)造面都發(fā)育。圍巖變形主要受級(jí)構(gòu)造面都發(fā)育。圍巖變形主要受級(jí)構(gòu)造面控制，沿該面滑移或緊縮變形。巷道施工中應(yīng)重點(diǎn)加固級(jí)構(gòu)造面控制，沿該面滑移或緊縮變形。巷道施工中應(yīng)重點(diǎn)加固類構(gòu)造面，否那么易發(fā)生冒頂或片幫。類構(gòu)造面，否那么易發(fā)生冒頂或片幫。 (一)巖膂力學(xué)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)和觀測(cè) 難度和任務(wù)量最大的三軸流變強(qiáng)度特性實(shí)驗(yàn)共開(kāi)挖了四塊試件。巖體變形特性時(shí)效實(shí)驗(yàn)采用剛性墊板法。圍巖應(yīng)力丈量采用應(yīng)力恢復(fù)法。共6個(gè)測(cè)點(diǎn)。圍巖變形觀測(cè)布設(shè)了二個(gè)斷面的多點(diǎn)位移計(jì)共6個(gè)測(cè)孔。內(nèi)空收斂丈量那么布設(shè)了5個(gè)斷面。還布測(cè)了6根量測(cè)錨桿做位移丈量。在斷層帶的三個(gè)取樣點(diǎn)提取斷層泥作為物理化學(xué)分析的樣品。 巖體彈模實(shí)驗(yàn)

60、采用承壓面積為45cm45cm的剛性墊板法實(shí)驗(yàn)，最大荷載P=150t。為了對(duì)比還對(duì)同類巖性的巖塊用美國(guó)MTS剛性壓力機(jī)做了實(shí)驗(yàn)室抗壓實(shí)驗(yàn)?，F(xiàn)場(chǎng)巖體和小巖塊彈模實(shí)驗(yàn)結(jié)果的對(duì)比，見(jiàn)表6-3。 現(xiàn)場(chǎng)三軸緊縮流變強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)的試體開(kāi)挖尺寸為65cm65cm130cm。垂直荷載由四個(gè)并聯(lián)的千斤頂施加，總出力11.76MN。四個(gè)側(cè)面壓力鋼枕加載最大內(nèi)壓10.1MPa，試體變形由電感位移計(jì)和百分表測(cè)試。 根據(jù)實(shí)驗(yàn)曲線可求得單軸緊縮時(shí)E=4.3103MPa，=0.25，而三軸情況時(shí)E=(7.58.19)103MPa，=0.28。假設(shè)以試體V曲線最大緊縮點(diǎn)為強(qiáng)度根據(jù)，可根據(jù)包絡(luò)線分析求得巖體C=1.0MPa；=33