山地型隧洞式储气库侧向稳定性分析方法
研究基于极限平衡理论建立山地型隧洞式储气库侧向极限承载力学模型,求解极限储气压力并推导以压力储备定义的安全系数公式。与强度折减法对比,该方法所得破裂面与剪应变集中区域基本一致,安全系数平均相对误差小于5%。参数分析表明增加埋深显著提升稳定性,增大洞径则反之且影响减弱,地表坡度越平缓越有利,提高岩体内摩擦角与黏聚力的效果中以内摩擦角更明显。
推荐理由:针对山地倾斜地表下储气库高内压侧向失稳问题,提出极限平衡分析模型并与强度折减法互验,可供同类洞室选型参考。
研究基于极限平衡理论建立山地型隧洞式储气库侧向极限承载力学模型,求解极限储气压力并推导以压力储备定义的安全系数公式。与强度折减法对比,该方法所得破裂面与剪应变集中区域基本一致,安全系数平均相对误差小于5%。参数分析表明增加埋深显著提升稳定性,增大洞径则反之且影响减弱,地表坡度越平缓越有利,提高岩体内摩擦角与黏聚力的效果中以内摩擦角更明显。
推荐理由:针对山地倾斜地表下储气库高内压侧向失稳问题,提出极限平衡分析模型并与强度折减法互验,可供同类洞室选型参考。
研究采用 Mohr 圆空间坐标变换方法,提出考虑主应力方向的软岩临界破坏判据,揭示巷道开挖中围岩主应力大小与方向的演化规律。结果表明围岩主应力变化经历初始稳定、剧烈扰动和新平衡 3 个阶段,两帮主应力集中最强达初始应力的 152%,顶、底板分别为 132% 和 121%,顶底板最大与最小主应力方向在扰动后互换。
推荐理由:研究用 Mohr 圆坐标变换建立考虑主应力方向的软岩破坏判据,给出含弱面巷道推进方向的优选方法。
研究按“突水体(水源)+贮水目标层”组合关系,将矿井水贮存的工程-水文地质结构分类:水源含地表水、煤层顶板水、煤层底板水、矿井突水及其他5类,贮水目标层含松散介质、砂岩、岩溶、烧变岩、离层、老空贮水空间6种。
推荐理由:按突水体与贮水目标层组合划分矿井水贮存结构类型,并给出各类型的适用矿区深度与贮存介质。
研究收集全国煤矿50组导水裂缝带高度实测数据,选取煤层开采厚度、硬岩岩性比例系数、工作面斜长和开采深度为影响因素,建立模糊聚类分析方法,以隶属度阈值0.94将所选煤矿划分为22个类别,再结合BP神经网络对三家煤矿实测数据训练并预测。三家煤矿预测值与实测值相对误差为4.1%~6.6%,精度高于多参数拟合回归公式和规范推荐计算方法所得导高值。
推荐理由:用50组实测数据把导水裂缝带高度先聚类再经BP神经网络预测,误差4.1%~6.6%,可与回归公式和规范方法对照。
研究基于现场调查和三维激光扫描数据建立牛场1号洞高精度FLAC三维数值模型,模拟洞室应力场,发现顶板拉应力集中区与主要裂缝分布高度一致,应力集中是裂缝启动与扩展的驱动因素。
推荐理由:研究用三维激光扫描建模反演龙游古洞室顶板长期抗拉强度,给出0.35 MPa这一百年尺度参考值,可供同类石窟稳定性评价借鉴。
研究针对黄河晋陕峡谷北段砂泥岩边坡的强风化泥岩开展冻融循环试验,30次循环后质量、纵波波速、单轴抗压强度和弹性模量的总劣化率分别为4.7%、10.2%、59.7%和66.9%。
推荐理由:试验给出强风化泥岩30次冻融后强度与模量的劣化幅度,可供晋陕峡谷边坡防护设计参考。
研究以西藏江达白格滑坡滑源区蚀变软岩为对象,采用现场调查、X衍射、电镜扫描、浸水崩解和三轴试验分析其物质组成、微观结构与水理特征,并按宏观表征和耐崩解指数进行蚀变程度分级。
推荐理由:研究以白格滑坡滑源区蚀变软岩为对象,给出蚀变分级与含水率对黏聚力、内摩擦角的影响规律,可供同类滑源区岩体评价参考。
研究将地下深部钻孔原位动水溶蚀试验与室内1 mL·min-1动水溶蚀试验相结合,首次获得原位环境下白垩系灌口组(K2g)石膏岩溶蚀速率值。原位试验中15 m、25 m处试件溶蚀强烈,30 d质量损失率超73%,年溶蚀速率近90 mm·a-1,35 m处速率仅为上部的1/4;25 m处地下水SO4 2-、Ca2+浓度是15 m、35 m处的1.5倍以上。
推荐理由:研究把钻孔原位动水溶蚀与室内试验对照,给出原位环境下石膏岩溶蚀速率与强度劣化路径,可供地下工程遇石膏地层时评估风险参考。
《International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences》第 207 卷刊出 Fei Zhao、Zhenming Shi 等人的研究,采用大型振动台试验研究桩锚复合结构加固的软硬互层顺层岩质边坡,分析其动力响应、破坏特征与地震作用机制。
推荐理由:针对软硬互层顺层岩质边坡,用大型振动台试验观察桩锚复合结构的动力响应与破坏特征,可供抗震支护方案比选参考。
发表于 Engineering Geology 第 373 卷的研究以白鹤滩水电站为案例,提出融合水文地质机制与数据驱动建模的集中渗流通道识别方法。作者为 Guan Rong、Huqi Zhang、Maiyong Jiang、Qinyan Qiu、Shilong Chen,论文于 2026 年 11 月 9 日出版。
推荐理由:以白鹤滩水电站为案例,把水文地质机制与数据驱动建模结合识别集中渗流通道,可供渗控分析参考。
发表于 Engineering Geology 第 373 卷的研究由 Robert Kenner 等人完成,分析了威胁瑞士 Brienz/Brinzauls 村的岩质滑坡,指出坡脚倒石堆的支撑作用控制了滑坡蠕变的最后阶段。材料仅提供摘要,未给出具体监测数据与结论细节。
推荐理由:研究以瑞士 Brienz/Brinzauls 滑坡为例,说明坡脚倒石堆的支撑作用如何控制岩质滑坡蠕变末段。
研究通过 pH 3~13 的崩解试验,结合 Zeta 电位、激光粒度分析与扫描电镜,揭示酸碱变化对花岗岩残积土崩解行为的影响规律与微观机理。崩解模式分为线性型(pH=3~11)与反 L 两阶段线性型(pH=12~13),崩解曲线斜率可作为抗崩解能力的定量指标。
推荐理由:通过宽 pH 崩解试验与微观测试,给出不同酸碱环境下花岗岩残积土抗崩解能力的差异及机理,可供边坡浅层防护与化学改良参考。
研究提出基于质量变化的泄漏率评估模型,引入相对泄漏率表征井筒密封性能,并用泰安盐穴压缩空气储能项目的现场实测数据系统评价井筒气密性。结果表明该方法优于常规评估方法,在井口压力尚未稳定时也能识别气体泄漏率;井口压力周期性波动主要由大气温度变化引起,气液界面虽稳定在特定深度但气体仍在泄漏,泄漏通道为1号井向3号井的层间渗透而非沿井筒向上扩散至地表。分析认为井筒整体完整性满足工程安全要求。
推荐理由:基于质量变化的井筒气密性评估模型,用泰安盐穴现场氮气泄漏试验数据验证,可迁移到其他盐穴储能密封性判读。
研究用相似材料制作0°和30°倾角、不同软硬层厚比的岩样,开展单轴压缩与垂直层理剪切蠕变试验,并用DIC和AE监测。随软层厚度与层理倾角增大,破坏由拉张裂纹转为剪切局部化,0°–4:1试样拉张事件占AE事件的47.1%,30°–2:3试样剪切事件达54.5%。
推荐理由:试验给出软硬互层岩体由拉张转剪切破坏的层厚比与倾角阈值,以及蠕变加速的应力门槛,可供反倾软硬互层边坡长期稳定评估参考。
发表于 Rock Mechanics and Rock Engineering 的研究对三种起伏角(15°、30°、45°)的锯齿状红砂岩结构面开展直剪与分级循环加卸载剪切试验,提出一个结合耗散弹性应变能密度与峰后附加输入能密度的剪切脆性指标。
推荐理由:提出结合耗散弹性应变能与峰后附加输入能密度的剪切脆性指标,为结构面滑移型岩爆倾向评估提供量化依据。
一项发表于 Rock Mechanics and Rock Engineering 的研究用Leeb回弹硬度(HL)估算完整岩样的单轴抗压强度(UCS),分析了23种岩类共168个NX直径岩芯,其中13种为熔结凝灰岩。
推荐理由:基于168个岩芯的试验数据,给出用Leeb硬度与干密度估算单轴抗压强度的实用图表,并说明其对软弱火山碎屑岩的优势。
研究采用真三轴单面卸载的应力路径模拟隧道开挖真实应力调整过程,考察切向加载速率对岩爆的影响。切向加载速率 0.05 MPa/s 时试样发生片帮式静态脆性破坏,属破裂-剥落型岩爆;1.0、3.0、5.0 MPa/s 时出现不同程度弹射破坏,属弹射型岩爆,破坏机制以拉、剪及拉剪复合为主。
推荐理由:真三轴单面卸载应力路径下,切向加载速率从 0.05 到 5.0 MPa/s 使岩爆由片帮型转为弹射型,可供岩爆倾向性判别参考。
研究针对盐穴压缩空气储能(CAES)调峰运行下的长期稳定性,开展不同加载速率盐岩疲劳蠕变试验并同步声发射监测。宏观上加载速率越高弹性模量越大、能量耗散与损伤累积受抑制、疲劳蠕变寿命延长,稳态蠕变速率随加载速率呈慢快慢的非线性衰减并呈 Sigmoidal 边界效应;细观上高加载速率削弱整体声发射活动、减小微裂纹尺度并促进剪切裂纹萌生,但拉伸裂纹始终占主导。
推荐理由:针对盐穴压缩空气储能调峰工况,试验揭示加载速率对盐岩疲劳蠕变寿命与声发射活动的调控规律,并给出可复现的损伤本构。
挪威科技大学岩石力学实验室用GCTS RTR-4000三轴试验系统,对取自瑞典哥德堡Bratterås两个钻孔的45 mm花岗闪长岩芯单节理试样开展静水与差动三轴试验,测定了节理的抗剪强度、剪切刚度和法向刚度。
推荐理由:研究用三轴试验同时测定天然节理的抗剪强度、剪切刚度与法向刚度,并给出与Patton准则的参数换算关系。
研究采用四级量化节理粗糙度、轴向预应力1–4 kN的一维大理岩块体链模型,结合自研水平冲击装置进行静动组合加载,从时域、频域和动能演化分析轴向响应。结果表明节理越粗糙,衰减与高频阻尼越强,主频和质心频率向低频移动;增大轴向预应力使块体链由摆动式运动转向连续介质式P波传播,显著降低加速度与频谱幅值,但对峰值频率影响很小。
推荐理由:一维大理岩块体链冲击试验量化了节理粗糙度与法向预应力的耦合作用,可对照理解节理岩体中的扰动波衰减。