高地应力

摘要： 白鹤滩水电站右岸尾水管检修闸门室岩壁吊车梁部位受柱状节理玄武岩、层间错动带C_(4)及C_(5)、断层和高地应力影响,开挖面局部成型质量较差,尤其是下游侧岩壁超挖情况普遍,壁座下拐点以下最大超挖高度达6 m。针对岩壁吊车梁不同缺陷形态,采取支护加强、结构修补、护臂支撑等加固措施,并对加固措施进行分析评价。

摘要： 随着我国隧道工程的迅速发展,隧道建设不断向大埋深、高地应力和破碎围岩地带延伸。针对大埋深高地应力硬脆性围岩的地质特性、应力作用与围岩变形规律认识不足,不利于施工安全的问题。本文依托天平铁路关山隧道,对大埋深高地应力硬脆性围岩隧道控制变形施工工艺进行研究。研究表明:采用大曲率边墙优化结构断面,可有效改善隧道结构受力;合理调整台阶高度、步长及仰拱施作时机,可有效控制施工工序对变形的影响;验证了钢架、喷锚网、径向注浆及注浆时机等不同支护形式支护参数的合理性。研究成果可为大埋深高地应力硬脆性围岩隧道施工等类似工程提供借鉴。

摘要： 为研究地应力作用下岩石爆破破岩机理,基于RHT本构建立岩石四孔掏槽爆破模型,对不同地应力条件下掏槽爆破岩石损伤裂纹的演化规律和炮孔周围应力场动态变化过程进行数值模拟研究。结果表明:地应力抑制了掏槽爆破损伤裂纹的扩展,随着地应力的增大,掏槽损伤区域减小,切向拉应力峰值降低;侧压系数的变化体现了爆破损伤裂纹扩展的各向异性,损伤裂纹扩展趋向最大地应力方向;设置空孔能够对爆炸应力波产生导向作用,促进炮孔间损伤裂纹的贯穿和发育,改善掏槽爆破破岩效果。

摘要： 为揭示复杂地应力红层泥岩隧道持续底鼓特征及底鼓原因,以某隧道为研究对象,通过长期变形监测、地下水位监测、隧底围岩位移监测等方法对底鼓变形特征进行了统计分析,并结合钻孔取芯岩样分析、地应力测试、围岩膨胀力测试、岩石蠕变试验、数值模拟分析等手段对可能导致隧道底鼓的因素逐一进行了分析。结果表明:受控于近水平层状泥岩以及复杂地应力,隧道部分段落呈现出底鼓时间“不收敛”、底鼓段落“不连续”、底鼓程度“不均衡”的三大特征;隧道岩层产状近水平,岩性为粉砂质泥岩,属于软质岩,未达到膨胀岩判定标准,具有中—低蠕变特性,隧址区地应力场以水平构造应力为主,水平应力在9.5~13.73 MPa之间;隧道开挖后,局部应力集中导致围岩发生蠕变,当蠕变产生的形变压力过大时,仰拱局部进入塑性状态,隧道即产生底鼓。

摘要： 为了探究高地应力环境下深埋隧道岩爆发生机理,掌握岩爆孕育规律,通过现场测试、数值分析及室内实验,对平安特长深埋隧道岩爆段围岩的二次应力场进行了分析,探明了隧道岩爆发生的力学机制,并运用经典应力岩爆判据指标,预测判断出岩爆发生强度及位置。研究表明:隧道侧壁处存在较大的压应力,是造成岩爆发生的主要原因;高地应力条件下,由于结构面等不利因素的存在,造成掌子面中部处原岩应力突发释放而引发高烈度的岩爆;在岩爆区段进行应力释放孔的布置,能够有效地释放原岩应力,减少岩爆发生的可能性。相关研究成果能够深化人们对于高地应力环境下岩爆发生机制的认识,为类似工程岩爆的防控及建设提供科学依据。

摘要： 针对隧道施工期间面临着软岩大变形问题,利用有限元软件MIDAS/GTS NX,建立了隧道斜井与主隧道交叉口数值模型,根据相关规范选取了4种不同的钢拱架间距,对比分析钢拱架间距对支护效果的影响。结果表明:当支护间距过大时,支护效果得不到保证;当支护间距过小时,会大大增加经济及时间成本,综合考虑支护效果和经济时间成本,钢拱架间距0.8m较为合理,此研究结果对类似工程具有一定的参考性。

摘要： 多年来,岩爆的频发严重制约着最大深埋隧洞的工程建设进度,给现场施工安全造成极大的威胁。引汉济渭秦岭输水隧洞具有地应力高、埋深大、地质结构复杂等特点,为减少在开挖过程中岩爆带来的危害,利用微震监测技术对岭北TBM洞段实施全天候不间断监测。通过分析微震事件的时空演化规律,对K46+735~K45+730之间变砂岩与闪长岩交界面处岩性转换带的岩爆孕育机制开展了研究。研究结果表明:(1)微震事件的时空演化规律可以有效揭示岩爆区岩体的破裂过程,并显示出了微震监测震源参数的变化情况与现场发生的岩爆现象一致;(2)岩性转换带的岩爆孕育受开挖扰动影响,当岩爆区域在高应力作用下发生静力破坏时,结构面滑移错动产生高应力,并与静应力形成叠加效应,最终诱发强烈岩爆。研究成果可以为最大深埋隧洞施工过程中的岩爆预防措施制定提供参考,以保证现场施工人员和设备的安全。

摘要： 随着矿井开采向深部延伸,矿井开采强度不断增加,煤矿生产地质条件日趋复杂,复杂困难条件下的深部高地应力、强烈采动影响、松软破碎围岩巷道及特大断面巷道和硐室等所占比例越来越大,巷道维护困难已成为制约煤矿安全高效开采的瓶颈。因此,巷道围岩控制成为煤矿开采中亟待解决的关键问题之一。而保持巷道畅通与围岩稳定是巷道围岩控制的根本目的与任务。

摘要： 为研究高地应力软岩隧道核心岩体变形及丢失变形规律,文章采用模型试验方法,对掌子面前方核心岩体及围岩变形进行监测,在不同高地应力水平及有无衬砌的工况下详细模拟了隧道开挖过程。研究结果表明,地应力大小对软岩隧道的支护时机确定起关键作用;掌子面前方0.5D范围内产生的超前变形占到总超前变形的2/3左右;掌子面后方丢失变形对监控测量影响较大,高地应力一定时,丢失变形大小与距掌子面距离呈幂函数关系,高地应力大于20 MPa时,其对丢失变形的影响较小;要控制好高地应力软岩隧道的超前变形,需对掌子面前方0.5D范围内的核心岩体进行加固,掌子面前方0.5D~1D范围内的核心岩体是否需要加固应视具体情况而定。

摘要： 选择适配钻孔机具以实现长锚孔的高效稳定成孔,是长锚杆(索)支护技术在高地应力软弱破碎围岩隧道中进一步推广应用的关键前提。以渭武高速木寨岭公路隧道为工程依托,开展了高应力软弱破碎围岩适宜钻机现场选型及钻头适配性研究。研究结果表明:(1)钻机钻进效率方面,YT28钻的钻进效率明显优于YG80钻,高地应力软弱破碎围岩隧道中提高钻机冲击频率可有效改善钻孔效率,应选择冲击频率作为钻机控制性指标;(2)钻头钻进效率方面,“一”字型钻头要优于“十”字型钻头,钻进5,10 m孔深时的施工耗时分别要少8,7 min,但存在着卡钻现象频发的缺陷;(3)钻头使用寿命方面,“十”字型钻头的平均有效钻进长度为35 m,显著优于“一”字型钻头的20 m;(4)钻头成孔效果方面(要求预紧力>300 kN),“十”字型钻头打设深5,10 m钻孔的锚固成功率分别为98%,95%,显著优于“一”字型钻头的89%,75%。研究成果可为高地应力软弱破碎围岩隧道长锚孔钻孔作业提供指导与借鉴。

摘要： 高地应力软岩隧道现场测试受到现场环境、开挖方法、支护条件等众多因素影响,测试结果往往很不理想,无法析出理想的因果对应关系,对研究极为不利.目前,对于解决复杂的岩土和地下工程问题,室内模型试验仍是极为有效的研究手段.为此,研制出一套适用于测试和研究挤压性高地应力软岩隧道结构和围岩随开挖支护进行产生应力变化和变形发展的模型试验台架装置.结果表明:(1)试验台架尺寸较大,可模拟单、双线铁路隧道和公路大断面隧道,具有可灵活选择所模拟隧道开挖面积的特点.(2)加载系统由"反力框架十千斤顶十对拉杆十高强螺栓"组成,加载步骤简单、布置方式灵活、载荷状态稳定.(3)测试系统采用"沉降板十百分表"测量围岩变形和"尼龙块十应变片"测量应力,经济实用、测量方便、数据准确.

摘要： 深埋软岩隧道由于围岩流变的特殊性质,易引发一系列工程问题.结合建设中的丽香铁路工程,就高地应力软岩单线铁路隧道在薄片状炭质板岩中遇到的病害进行分析,主要包括:①系统锚杆拉力很小或出现压力;②拱顶掉块、边墙侵限;③上台阶掌子面不稳定;④喷射混凝土高粉尘、低强度;⑤钢架扭曲变形;⑥顺层偏压.最后提出了利用高地应力软岩流变性质的锚注网喷联合支护措施.

摘要： 以阿尔及利亚甘塔斯隧道膨胀性泥灰岩挤压破碎带为背景,为了克服高地应力泥灰岩隧道初期支护变形大、易失稳的施工难题,提高隧道施工机械化程度,加快施工进度,甘塔斯隧道采取了玻璃纤维锚杆加固掌子面,多层拱架支护的施工方式,挖掘机配液压破碎锤全断面开挖,有效避免开挖后掌子面失稳造成的坍塌等灾害发生,提高了隧道施工机械化程度,有效提高施工工效.

摘要： 中条山隧道主干F7断层及影响带长220m、隧道埋深600～700m,在施工过程中受高地应力影响,初期支护多处出现变形开裂,为保证现场施工安全,现场对己施工初期支护变形段采取增设锁脚锚管、水平砂浆锚杆及立套拱等加固措施;在继续施工过程中选取不同段落按"刚性支护一次到位"、"柔性支护释放应力后进行初期支护"两种模式进行试验,通过试验确定F7断层带初期支护施工参数,有效控制围岩变形,解决初期支护变形开裂问题;本文主要介绍了中条山隧道F7断层工程概况,并对变形情况结合地质条件、支护结构的合理性、工艺控制等因素进行分析,通过现场施工实际及理论分析提出有效、合理的支护措施,为下步施工提供指导,为类似工程提供借鉴.

摘要： 兖州煤田各矿区目前已相继开始下组煤开采工作,深部下组煤开采受高地应力、高奥灰水压力影响,开采难度远大于浅部煤层.本文以兴隆庄煤矿开采下组煤中的16上煤和17煤两层煤为例,利用有限差分软件FLAC3D模拟了高地应力条件下近断层煤层反复采动过程,获得了采煤工作面距断层不同距离时的采场围岩竖向位移、竖向应力和塑性区分布图;对比分析了初次采动和第二次采动时围岩竖向位移、竖向应力和塑性区分布规律;利用塑性区分布范围是否与含水断层接触判断煤层底板是否突水,并得到了工作面发生底板突水时的临界突水距离,与规范计算结果进行对比,两者基本一致.研究成果对指导煤矿防治水害工作和确定防隔水煤岩柱留设宽度具有一定参考意义.

摘要： 针对西部铁路高地应力地质条件下软岩隧道大变形成灾特点和施工难点,采取理论分析和现场试验等方法进行综合研究,形成了高地应力软岩隧道大变形发生机理和以锚杆喷射混凝土为主要支护手段的控制技术.工程试验和实践表明,该研究取得了有效控制高地应力地质条件下软岩隧道大变形的良好效果.

摘要： 水能资源开发力度的持续加大以及相关工程技术不断进步的背景下,水电工程地下洞室建设呈现如下两个发展趋势:单洞断面尺寸越来越大及洞室群规模越来越大.地下工程建设过程出现的很多新的技术难题,尤其以西部高地应力条件下的地下厂房岩体开挖卸荷松弛为典型新问题.本文以锦屏一级水电站和猴子岩水电站为高地应力条件下地下厂房建设实例,分析整理总结高地应力地下厂房围岩卸荷松弛深度、岩体声波波速衰减率与施工开挖的普遍特征,为高地应力地下厂房浅层支护、深层支护及后期浅表固结设计提供数据参考和借鉴,为类似深埋地下工程围岩稳定性预测和评价开辟新思路,对后续高地应力地下厂房施工意义重大.

摘要： 针对某铜矿深部复杂开采条件,为了确定合理的采场结构参数,基于SURPAC地质模型与FLAC3D数值模型转换原理建立了尽可能接近实际的三维数值模型,对高地应力、较不稳固围岩下的4种采场结构参数进行了模拟计算,对比各开采步骤、各位置矿岩、充填体中的应力、位移、塑性区分布特征,确定采场长度为矿体厚度、跨度为14m时稳定性最优.现场工程实践验证,推荐采场结构参数达到了安全、高效生产的目的.

摘要： 猴子岩水电站地下厂房实测最大地应力超过36.5MPa,岩石强度应力比1.8～4.19,属于高～极高地应力区.随着地下厂房洞室开挖的推进,洞周开挖损伤区(EDZ)逐渐形成并往围岩深部扩展,至厂房洞室群全部开挖完成后,厂房洞周EDZ分布范围远超国内其他同等规模的地下厂房洞室.本文从围岩EDZ的概念出发,分析洞周EDZ的分布特征,分析厂房围岩EDZ的成因,基于分析成果,并结合现场工程处理措施的实施效果,总结经验教训,提出应对此类高地应力问题的对策,以期为类似工程的设计和施工提供参考.

摘要： 巷道的稳定性一直是采矿和岩石工程界关注的重点.本文旨在对高应力区域的流变岩体巷道提出一种实际且经济性可行的支护策略.以金川矿区为工程背景,在考虑流变变形的基础上进行了深部巷道稳定分析与支护方案设计的实例研究.目前,该矿的巷道埋深达到了1000m且围岩较为破碎,在过去巷道经历了如大变形、侧墙垮塌、底鼓等一系列的工程灾害,在巷道的服务周期内其需要频繁的维护或返修且返修周期一般为3至6个月.为了解决这些问题,针对巷道破坏特征提出了一个刚柔结合的优化支护方案,其包括锚杆参数和布置方案的优化、底板开槽布置底梁等.建立巷道数值模型,对优化支护与原有支护方式下巷道稳定性进行了对比分析.为了对优化支护效果进行现场验证,在Ⅱ矿区内的978探矿道进行了现场试验和围岩收敛变形监测.结果显示所提出的刚柔支护方案能成功的解决侧墙大变形与严重底鼓等问题.优化方案能显著的减少围岩变形,避免频繁的返修,维持巷道的长期稳定性.与原有的支护方案相比,新的支护方案能显著地节省矿山投资,具有良好的应用价值和推广价值.

摘要： 本发明公开了一种基于深度神经网络的高地应力软岩体地应力计算方法，包括建立不同直径钻孔的三维地应力计算模型；将岩体材料参数代入三维地应力计算模型中获得孔壁不同位置处的正应变数据；将岩体材料的不同参数及孔壁不同位置处的正应变数据代入深度神经网络算法，建立弹塑性力学应力解除法计算方法,最终获得孔壁应力与远场地应力之间的关系；采用局部壁面应力解除法测量获得足够多的孔壁正应变数据；采用侧壁取芯设备取出深部测试岩层的岩芯，回到地面后开展室内三轴压缩试验获得岩体力学参数；通过地应力估算公式和弹性力学应力解除算法计算获得岩体弹性应变范围；采用损伤弹性力学本构方程或弹塑性力学本构方程计算得到远场地应力。

摘要： 本发明属于原岩地应力测量技术领域，特别涉及一种对高地应力地区地应力的测量方法。其技术方案是：一种高地应力地区存在岩芯饼化现象时测量地应力的方法，包括以下步骤：a、原岩岩饼取样；b、确定每个岩饼三个主应力的方向；c、做岩石的巴西圆盘劈裂试验，确定每个岩饼的岩石抗拉强度S

摘要： 本发明公开了一种高埋深、高地温、高地应力岩爆地区防止隧洞内石块进入水轮机的方法，通过在发电引水隧洞的集石坑内布置监测仪器，通过监测布置的监测仪器读数来判断集石坑的填满程度，从而决定是否进行块石清除工作。本发明解决了有效判定引水发电隧洞内集石坑满载程度的问题，确保水电站发电设备的运行安全，并且不浪费发电效益。

摘要： 本发明公开了一种用于高埋深、高地温、高地应力岩爆地区的发电引水隧洞衬砌结构，在发电引水隧洞的岩壁内侧固定有一层隔热材料，在隔热材料外侧浇筑有一层混凝土衬砌，混凝土衬砌上设置有两条榫式永久应力释放缝，在榫式永久应力释放缝中嵌有高压闭孔板，榫式永久应力释放缝上设置有铜止水片。本发明解决了高埋深、高地温、高地应力及岩爆地区发电引水隧洞洞身及衬砌支护掉渣掉块问题，从而确保了发电引水隧洞本身以及机组安全。

摘要： 本发明公开了一种基于深度神经网络的高地应力软岩体地应力计算方法，包括建立不同直径钻孔的三维地应力计算模型；将岩体材料参数代入三维地应力计算模型中获得孔壁不同位置处的正应变数据；将岩体材料的不同参数及孔壁不同位置处的正应变数据代入深度神经网络算法，建立弹塑性力学应力解除法计算方法,最终获得孔壁应力与远场地应力之间的关系；采用局部壁面应力解除法测量获得足够多的孔壁正应变数据；采用侧壁取芯设备取出深部测试岩层的岩芯，回到地面后开展室内三轴压缩试验获得岩体力学参数；通过地应力估算公式和弹性力学应力解除算法计算获得岩体弹性应变范围；采用损伤弹性力学本构方程或弹塑性力学本构方程计算得到远场地应力。

摘要： 本发明提供了一种高地应力钻井区存在岩心饼化现象时测量地应力方法，包括如下步骤：取2倍洞径以外典型的原岩岩饼至少3块，记录每个岩饼发生处的埋深和孔深；确定每个岩饼最大主应力、中间主应力和最小主应力三个主应力的方向；做岩石的巴西圆盘劈裂试验，确定每个岩饼的岩石抗拉强度；确定每个岩饼最大主应力、中间主应力和最小主应力三个主应力的大小；对各块岩饼确定出的地应力大小数据取算术平均值，作为该地区地应力大小的数值。本发明可以解决岩饼持续出现时传统地应力测量方法不能测定原岩地应力的问题，经实际使用验证，使用本发明确定出三维原岩地应力大小和方向结果可靠，并具有简便、实用和科学的优点。

摘要： 本发明属于原岩地应力测量技术领域，特别涉及一种对高地应力地区地应力的测量方法。其技术方案是：一种高地应力地区存在岩芯饼化现象时测量地应力的方法，包括以下步骤：a、原岩岩饼取样；b、确定每个岩饼三个主应力的方向；c、做岩石的巴西圆盘劈裂试验，确定每个岩饼的岩石抗拉强度S

摘要： 本发明属于高地应力软岩隧道应力释放技术，提出的一种用于高地应力软岩隧道正台阶法开挖的地应力释放方法，在隧道的上部进行开挖形成上台阶（1）后，沿隧道开挖的方向，在上台阶的掌子面（4）钻设若干个钻孔（3），使地应力作用在这些钻孔上，钻孔在发生变形的过程中消耗地应力的能量，对地应力进行释放。本发明达到了有效控制高地应力隧道围岩变形的目的，并为后续的隧道开挖提供安全保证。

摘要： 本发明属于隧洞施工领域，具体涉及一种在高地应力高地质危害下快速安全的隧洞施工的设备及方法，在高地应力高地质危害下快速安全的隧洞施工的设备，包括有刀盘、若干刀头、若干石渣槽、输送机、前支架、中支架、后支架、伸缩杆、旋转轴、锚杆机、锚杆槽、驱动电机、旋转轴承。与现有盾构机相比，其造价相对低廉，可满足工程经济性的要求。并且使用方法采用的盾构机采用伸缩杆进行推进和后退，可在开凿过程中自由进退。因此在施工技术上本方法更加灵活方便、易于操作。

摘要： 本实用新型属于隧道施工专用机械设备领域，在高地应力高地质危害下快速安全的隧洞施工的设备其包括刀盘、若干刀头、若干石渣槽、输送机、前支架、中支架、后支架、伸缩杆、旋转轴、锚杆机、锚杆槽、驱动电机、旋转轴承。本方法采用的在高地应力高地质危害下快速安全的隧洞施工的设备采用伸缩杆进行推进和后退，可在开凿过程中自由进退。具有工序简单、操作灵活、施工速度快的特点。