CN109783951B - 一种扰动地下空间围岩的动载作用强度分级方法 - Google Patents
一种扰动地下空间围岩的动载作用强度分级方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN109783951B CN109783951B CN201910057692.6A CN201910057692A CN109783951B CN 109783951 B CN109783951 B CN 109783951B CN 201910057692 A CN201910057692 A CN 201910057692A CN 109783951 B CN109783951 B CN 109783951B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- dynamic load
- underground space
- surrounding rock
- dynamic
- extreme value
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Landscapes
- Devices Affording Protection Of Roads Or Walls For Sound Insulation (AREA)
Abstract
本发明公开了一种扰动地下空间围岩的动载作用强度分级方法，包括：（1）基于地下空间所处的地质力学环境，建立含地下空间的数值分析模型，开展静力计算，获得地下空间围岩的地质力学环境；（2）依据地下空间围岩的工程地质力学行为特征，提出多级别动载极值的概念，建立各级别动载极值的判定条件，开发求解动载极值的算法；（3）将该算法嵌入到数值分析模型当中，开展动力计算，监测反映地下空间围岩变形破坏的相关指标值；（4）若指标值不满足动载极值的判定条件，改变动载的大小，重复步骤（3）直至满足各级别判定条件为止，记录参与计算的各动载大小，从而可获得此类地质力学环境下的动载分级结果。
Description
技术领域
本发明涉及下地下空间围岩的动载扰动类型判定领域，尤其是一种扰动地下空间围岩的动载作用强度分级方法。
背景技术
地下空间是地表以下开挖形成的、可供人类生产活动的物理空间，可用于城市地下交通、地下公共建筑、地下储能室、化工废料的封存室、地质资源开发的作业空间等，属于未来长期发展的空间资源；地壳运动、断层滑移、开采活动等物理过程会释放震动载荷，震动载荷以波的形式向远场传播，作用于地下空间，使围岩承受瞬时高应变率载荷，当该载荷的作用强度足够大时，地下空间将发生冒顶、片帮、底鼓、岩爆，甚至垮塌等动力灾害，严重影响了地下空间的安全使用，如何预防此类动力灾害的发生成为该领域工程技术人员急需解决的技术难题。
发明内容
本发明目的在于克服已有技术的不足之处，提供一种经济成本低、劳动强度小、操作简单的地下空间围岩所受动载作用强度的分级方法。
本发明为解决其技术问题所采用的技术方案是：一种扰动地下空间围岩的动载作用强度分级方法，第一步，基于地下空间所处的地质力学环境，建立含地下空间的数值分析模型，开展静力计算，获得地下空间围岩的地质力学环境；第二步，依据地下空间围岩的工程地质力学行为特征，提出多级别动载极值的概念，建立各级别动载极值的判定条件，开发求解动载极值的算法；第三步，将该算法嵌入到数值分析模型当中，开展动力计算，监测反映地下空间围岩变形破坏的相关指标值；第四步，若指标值不满足动载极值的判定条件，改变动载的大小，重复第三步直至满足各级别判定条件为止，记录参与计算的各动载大小，从而可获得此类地质力学环境下的动载分级结果。
进一步，所述第一步具体为，地下空间所处地质力学环境包括地质力学参数、物理参数、围岩几何参数以及地下空间的形状、尺寸参数等。
进一步，所述第二步具体为，将特定地质力学环境下动载的作用强度划分为轻微扰动型、中等扰动型和剧烈冲击型；用使地下空间围岩塑性区范围增加的最小动载作为轻微扰动型和中等扰动型的动载极值(说明：小于该动载的称为轻微扰动型，高于该动载的称为中等扰动型)，用使地下空间围岩达到工程允许变形时的最小动载作为中等扰动型和剧烈冲击型的动载极值(说明：小于该动载的称为中等扰动型，高于该动载的称为剧烈冲击型)。
进一步，所述第三步具体为，相关指标值为地下空间围岩表面位移和塑性区深度。
进一步，所述第四步具体为，动载分级结果是特定地质力学环境下地下空间围岩面临的轻微扰动型、中等扰动型和剧烈冲击型动载的划分方法。
本发明与现有技术相比所具有的有益效果是：
（1）可重复性强、耗费时间短、经济成本低、环保性能好、操作简单；
（2）减少原位试验所需的设备费、人工费，缩短确定地下空间围岩面临动载作用等级的时间；
（3）采用上述技术方案可确定特定条件下地下空间围岩的抗动载等级，并指导动载扰动下地下空间围岩的变形控制，在本技术领域内具有广泛的应用前景。
附图说明
图1为本发明的动载极值求解算法流程图；
图2为本发明中巷道的地质力学数值分析模型。
具体实施方式
为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明：
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通，对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
一种扰动地下空间围岩的动载作用强度分级方法，具体步骤如下：
第一步，基于地下空间所处的地质力学环境，建立含地下空间的数值分析模型，开展静力计算，获得地下空间围岩的地质力学环境；具体为，某巷道埋深为800m，位于7.2m厚的煤层当中，煤层平均倾角为2°，平均密度为1400kg/m3，体积模量为2.0GPa，剪切模量为1.0GPa，内摩擦角为30°，内聚力为0.8MPa，抗拉强度为0.5MPa，该巷道为矩形断面，尺寸为5m×4m，建立该巷道的地质力学数值分析模型，如图2，模型大小为60m×10m×60m，单元体网格大小为0.5m×0.5m×0.5m，固定模型前后边界、两侧边界、底边界的法向位移，在模型上边界加载均布载荷，载荷大小根据巷道埋深800m及岩层平均容重2500N/m3确定为20MPa，采用摩尔库伦强度准则模拟巷道围岩的变形行为，模拟计算巷道所处地质环境及静载应力环境。
第二步，依据地下空间围岩的工程地质力学行为特征，提出多级别动载极值的概念，建立各级别动载极值的判定条件，开发求解动载极值的算法；具体为，将该地质力学环境下动载的作用强度划分为轻微扰动型、中等扰动型和剧烈冲击型，用使该地下空间围岩塑性区范围增加0.5m的最小动载作为轻微扰动型和中等扰动型的动载极值，用使该地下空间围岩达到工程允许变形1m时的最小动载作为中等扰动型和剧烈冲击型的动载极值，动载极值求解算法如图1所示。
第三步，将该算法和动载极值判定条件嵌入到数值分析模型当中，开展动力计算，监测反映地下空间围岩变形破坏的相关指标值，包括地下空间围岩表面位移和塑性区深度。
第四步，若指标值不满足动载极值的判定条件，改变动载的大小，重复第三步直至满足各级别判定条件为止，记录参与计算的各动载大小，从而可获得此类地质力学环境下的动载分级结果，最终确定该类条件下地下空间围岩的动载极值为1.06MPa和66.00MPa，对应的可确定该类条件下轻微扰动型、中等扰动型、剧烈冲击型的动载作用强度范围分别为动载应力小于1.06MPa、动载应力介于1.06MPa和66.00MPa之间时和动载应力大于66.00MPa。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出更动或修饰等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，均仍属于本发明技术方案的范围内。
Claims (4)
1.一种扰动地下空间围岩的动载作用强度分级方法，其特征在于，包括以下步骤：
第一步，基于地下空间所处的地质力学环境，建立含地下空间的数值分析模型，开展静力计算，获得地下空间围岩的地质力学环境；
第二步，依据地下空间围岩的工程地质力学行为特征，提出多级别动载极值的概念，建立各级别动载极值的判定条件，开发求解动载极值的算法；
第三步，将该算法嵌入到数值分析模型当中，开展动力计算，监测反映地下空间围岩变形破坏的相关指标值；
第四步，若指标值不满足动载极值的判定条件，改变动载的大小，重复第三步直至满足各级别判定条件为止，记录参与计算的各动载大小，从而可获得此类地质力学环境下的动载分级结果。
2.根据权利要求1所述一种扰动地下空间围岩的动载作用强度分级方法，其特征在于，所述第二步中，将特定地质力学环境下动载的作用强度划分为轻微扰动型、中等扰动型和剧烈冲击型；用使地下空间围岩塑性区范围增加的最小动载作为轻微扰动型和中等扰动型的动载极值(说明：小于该动载的称为轻微扰动型，高于该动载的称为中等扰动型)，用使地下空间围岩达到工程允许变形时的最小动载作为中等扰动型和剧烈冲击型的动载极值(说明：小于该动载的称为中等扰动型，高于该动载的称为剧烈冲击型)。
3.根据权利要求2所述一种扰动地下空间围岩的动载作用强度分级方法，其特征在于，所述第三步中，相关指标值为地下空间围岩表面位移和塑性区深度。
4.根据权利要求3所述一种扰动地下空间围岩的动载作用强度分级方法，其特征在于，所述第四步中，动载分级结果是特定地质力学环境下地下空间围岩面临的轻微扰动型、中等扰动型和剧烈冲击型动载的划分方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910057692.6A CN109783951B (zh) | 2019-01-22 | 2019-01-22 | 一种扰动地下空间围岩的动载作用强度分级方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910057692.6A CN109783951B (zh) | 2019-01-22 | 2019-01-22 | 一种扰动地下空间围岩的动载作用强度分级方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN109783951A CN109783951A (zh) | 2019-05-21 |
| CN109783951B true CN109783951B (zh) | 2022-10-04 |
Family
ID=66501907
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201910057692.6A Active CN109783951B (zh) | 2019-01-22 | 2019-01-22 | 一种扰动地下空间围岩的动载作用强度分级方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN109783951B (zh) |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2010047859A1 (en) * | 2008-10-20 | 2010-04-29 | Exxonmobil Upstream Research Company | Method for modeling deformation in subsurface strata |
| CN103175730B (zh) * | 2013-03-28 | 2014-12-10 | 长沙理工大学 | 一种节理岩体力学参数确定方法 |
| CN108398333A (zh) * | 2018-04-12 | 2018-08-14 | 河南理工大学 | 一种坚硬顶板下采动邻空煤巷围岩动静载的预测方法 |
-
2019
- 2019-01-22 CN CN201910057692.6A patent/CN109783951B/zh active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN109783951A (zh) | 2019-05-21 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Vazaios et al. | Assessing fracturing mechanisms and evolution of excavation damaged zone of tunnels in interlocked rock masses at high stresses using a finite-discrete element approach | |
| CN109376465A (zh) | 一种露天煤矿端帮陡边坡的形态优化方法 | |
| CN112610277A (zh) | 一种富水软弱围岩隧道地质灾害风险快速预测方法 | |
| CN111563653A (zh) | 一种地下工程富水破碎地层的预警施工方法 | |
| CN109783951B (zh) | 一种扰动地下空间围岩的动载作用强度分级方法 | |
| Koner | Estimation of optimum geometric configuration of mine dumps in Wardha valley coalfields in India: A case study | |
| CN111767642B (zh) | 薄松散层采煤沉陷区地基稳定性评价方法及装置 | |
| CN104750940A (zh) | 一种地下采场胶结充填体强度动态设计方法 | |
| Wang et al. | Exploration and improvement of fuzzy evaluation model for rockburst | |
| Van Dijk et al. | Findings of the ISSMGE jack-up leg penetration prediction event | |
| CN109812276B (zh) | 一种基于动载应力场确定邻空巷道合理位置的方法 | |
| Zhou et al. | A 3D microseismic data-driven damage model for jointed rock mass under hydro-mechanical coupling conditions and its application | |
| Kong et al. | Stability evaluation of flat large-span cavern in jointed rock mass | |
| Wang et al. | Steep End‐Slope Mining and Slope Stability of Extremely Thick Inclined Coal Seam Open‐Pit Mine | |
| Zhang et al. | Numerical simulation and application of ground stress field in ultra-deep strike-slip faults—taking the FI12 fault zone in the Fuman Oilfield as an example | |
| Gilbert et al. | Practical application of reliability-based design in decision-making | |
| Soroush | A comparison between seismic behaviors of earth dams with inclined and vertical clay cores-a numerical analysis approach | |
| Rehman et al. | Prediction of the Stress Wave Amplification Factor of a Spherical Blast Source Using Numerical Simulations | |
| Farhadian et al. | Investigating the effect of Beecher type fractures on tunnel displacement using the finite element method | |
| Azhari et al. | Importance of 3D analyses on static and seismic stability of jointed open-pit mine slopes | |
| Tosun | Determination of excavator type according to rock and excavator characteristics in soft formations that can be excavated directly | |
| Panthi et al. | Earthquake impact on the stress magnitude at the area of shear zones | |
| Hu et al. | Spatial distribution of vibration and damage of high rock slope under blast loading | |
| Ding et al. | Research on blasting mechanism and blasting effect of aqueous media in open pit coal mines | |
| Parkes et al. | Analyzing the impacts of explosions on dams and levees |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |