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武汉岩土所在地下工程软岩挤压大变形机理与控

2020-07-20 00:43 作者:pokerking club 点击:

  作为国家在科学技术方面的最高学术机构和全国自然科学与高新技术的综合研究与发展中心,建院以来,中国科学院时刻牢记使命,与科学共进,与祖国同行,以国家富强、人民幸福为己任,人才辈出,硕果累累,为我国科技进步、经济社会发展和国家安全做出了不可替代的重要贡献。更多简介 +

  中国科学技术大学(简称“中科大”)于1958年由中国科学院创建于北京,1970年学校迁至安徽省合肥市。中科大坚持“全院办校、所系结合”的办学方针,是一所以前沿科学和高新技术为主、兼有特色管理与人文学科的研究型大学。

  中国科学院大学(简称“国科大”)始建于1978年,其前身为中国科学院研究生院,2012年更名为中国科学院大学。国科大实行“科教融合”的办学体制,与中国科学院直属研究机构在管理体制、师资队伍、培养体系、科研工作等方面共有、共治、共享、共赢,是一所以研究生教育为主的独具特色的研究型大学。

  上海科技大学(简称“上科大”),由上海市人民政府与中国科学院共同举办、共同建设,2013年经教育部正式批准。上科大秉持“服务国家发展战略,培养创新创业人才”的办学方针,实现科技与教育、科教与产业、科教与创业的融合,是一所小规模、高水平、国际化的研究型、创新型大学。

  随着我国交通、水利和能源等基础设施建设的发展,穿越高地应力地区且工程地质环境恶劣的长大隧道不断涌现,为我国地下工程建设带来新的机遇和挑战。中国科学院武汉岩土力学研究所研究员陈卫忠带领的课题组自2008年以来,在12项国家基础研究、10项科技攻关和数十项重大工程等项目资助下,形成高地应力软岩地下工程挤压大变形灾害的支护设计理论和控制技术。主要创新成果如下:

  (1)揭示了高地应力软岩地下工程挤压大变形破坏机理。建立了高地应力软岩损伤-渐进破坏全过程非线性蠕变和松弛模型;利用自行研制的光纤光栅应变砖,实现了软岩地下工程开挖、支护过程中围岩扰动区内应力场的动态监测;建立了能反映软岩地下工程开挖扰动区围岩流变损伤演化规律的大变形预估模型;揭示了地下工程支护特性曲线随挤压变形和时间的演化规律。

  (2)提出了以高压缩垫块、可缩型U型钢和泡沫混凝土缓冲层为吸能单元的地下工程大变形控制方法。研制轻质、低弹、高延性的泡沫混凝土缓冲材料,建立U型钢卡缆力学模型。揭示了卡缆预紧力、摩擦系数对U型钢可压缩支架支护特性的影响规律,提出了高压缩垫块、可缩型U型钢和缓冲层的协调变形机理与组合支护控制技术。

  (3)形成了挤压大变形TBM隧道卡机预测与脱困技术。揭示了TBM掘进和停机检修全过程围岩松弛效应导致的时效变形规律,提出了TBM卡机预测模型、扩挖量与停机时间的动态调整方法,建立了TBM卡机分级系统,提出了以超前预加固、化学灌浆、TBM扩挖等为手段的成套脱困技术,在国内外首次设计并成功实施了轻、重管片组合支护技术。

  项目研究成果在沪昆高新疆恰甫其海综合水利枢纽达坂TBM隧洞、青海引大济湟调水总干渠TBM隧道、兖州煤业股份有限公司东滩煤矿软岩巷道、铁岗乌隧道、兰新铁路第二双线甘青段大梁隧道、宜巴高速峡口隧道等工程中得到了应用,产生了显著的经济效益和社会效益。目前正在陕西引红济石调水工程引水隧洞、巴基斯坦N-J水电站等高地应力软岩地下工程中推广应用。

  研究成果已在该领域期刊发表SCI论文64篇,EI收录论文242篇,获2016年湖北省科技进步一等奖。

  随着我国交通、水利和能源等基础设施建设的发展,穿越高地应力地区且工程地质环境恶劣的长大隧道不断涌现,为我国地下工程建设带来新的机遇和挑战。中国科学院武汉岩土力学研究所研究员陈卫忠带领的课题组自2008年以来,在12项国家基础研究、10项科技攻关和数十项重大工程等项目资助下,形成高地应力软岩地下工程挤压大变形灾害的支护设计理论和控制技术。主要创新成果如下:

  (1)揭示了高地应力软岩地下工程挤压大变形破坏机理。建立了高地应力软岩损伤-渐进破坏全过程非线性蠕变和松弛模型;利用自行研制的光纤光栅应变砖,实现了软岩地下工程开挖、支护过程中围岩扰动区内应力场的动态监测;建立了能反映软岩地下工程开挖扰动区围岩流变损伤演化规律的大变形预估模型;揭示了地下工程支护特性曲线随挤压变形和时间的演化规律。

  (2)提出了以高压缩垫块、可缩型U型钢和泡沫混凝土缓冲层为吸能单元的地下工程大变形控制方法。研制轻质、低弹、高延性的泡沫混凝土缓冲材料,建立U型钢卡缆力学模型。揭示了卡缆预紧力、摩擦系数对U型钢可压缩支架支护特性的影响规律,提出了高压缩垫块、可缩型U型钢和缓冲层的协调变形机理与组合支护控制技术。

  (3)形成了挤压大变形TBM隧道卡机预测与脱困技术。揭示了TBM掘进和停机检修全过程围岩松弛效应导致的时效变形规律,提出了TBM卡机预测模型、扩挖量与停机时间的动态调整方法,建立了TBM卡机分级系统,提出了以超前预加固、化学灌浆、TBM扩挖等为手段的成套脱困技术,在国内外首次设计并成功实施了轻、重管片组合支护技术。

  项目研究成果在沪昆高新疆恰甫其海综合水利枢纽达坂TBM隧洞、青海引大济湟调水总干渠TBM隧道、兖州煤业股份有限公司东滩煤矿软岩巷道、铁岗乌隧道、兰新铁路第二双线甘青段大梁隧道、宜巴高速峡口隧道等工程中得到了应用,产生了显著的经济效益和社会效益。目前正在陕西引红济石调水工程引水隧洞、巴基斯坦N-J水电站等高地应力软岩地下工程中推广应用。

  研究成果已在该领域期刊发表SCI论文64篇,EI收录论文242篇,获2016年湖北省科技进步一等奖。

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