复杂地质条件下大型地下洞室群围岩稳定性研究

断层等软弱地质结构面是控制地下洞室群围岩稳定的主要因素。以某水电站大型地下厂房为例,采用三维非线性有限元法分析了地下洞室群的围岩稳定,建立了考虑优势断层结构面的地下洞室群三维有限元模型,对比分析了有、无支护方案下洞周围岩位移场、应力场及塑性区分布。结果表明,洞周围岩变形受断层影响显著,断层贯穿部位多发生应力突变,断层出露部位塑性区分布范围较大;施加支护方案后,围岩变形得到了有效控制,应力集中和围岩塑性区分布范围均有所减小。     

中东某抽蓄地下厂房洞室群地震动力响应分析

针对中东某抽水蓄能电站地下厂房抗震稳定性问题,以掌握地下厂房洞室群围岩地震动力响应为目标,采用动力时程分析方法,依据当地及欧洲标准,对该地下厂房洞室群地震响应进行三维非线性数值模拟,分析了洞室围岩加速度、位移、塑性区、应力分布特征及支护受力特征。结果表明:在地下厂房洞室群围岩开挖面上,围岩的加速度会表现出明显的放大效应,且结构面上会加剧加速度响应;位移时程响应与输入地震荷载位移时程曲线形态一致,但在幅值和相位上有一定差异;围岩相对变形、残余变形较大的部位与加速度放大系数较大的部位一致,围岩塑性区和应力松弛区增加较为明显的部位与加速度放大系数较大、相对变形和残余变形较大的部位基本一致;在地震作用下,围岩支护结构受力增长较小,锚杆受力超过300 MPa的百分比与围岩变形、塑性区的发展规律一致。研究成果对地下工程围岩抗震稳定性分析和抗震设计具有参考价值。     

某电站地下洞室群围岩稳定及支护效果数值分析

利用三维拉格朗日有限差分法,研究了某电站地下洞室群围岩稳定性,模拟了洞室开挖过程和支护过程,分析了洞室群围岩的变形形态、应力状态和塑性区分布。最后,综合评价了某电站地下洞室群围岩稳定性。     

大型地下洞室开挖支护弹塑性损伤有限元分析

应用弹塑性损伤有限元理论,采用增量荷载变刚度迭代法,对地下厂房洞室群的稳定性进行三维数值模拟,以判定地下厂房洞室群布置、施工开挖顺序、围岩支护参数的合理性。模拟计算结果表明:围岩的破坏区基本限制在洞周2~6 m范围内,洞周位移为2~5 cm,围岩应力分布较均匀,整体稳定状态较好,说明采用的开挖方式和锚固支护参数基本是合理。但在洞室交岔口和断层穿过的部位,锚杆应力和洞周位移偏大,在断层处局部破坏范围也较大,这些部位的稳定条件稍差,在施工中可增加一些随机锚杆和锚索进行支护。通过施工过程中监测数据与计算结果的对比分析,验证了三维弹塑性损伤力有限元计算的正确性。     

乌干达Karuma水电站地下厂房洞室群围岩稳定分析

基于乌干达Karuma水电站地下洞室的地质勘查及设计资料,利用FLAC3D数值分析软件对地下厂房洞室群进行开挖模拟,力求掌握洞室群开挖过程中围岩的变形规律、应力分布特征、塑性区分布围岩失稳破坏模式等围岩力学行为,为地下厂房的开挖支护设计提供技术支持。     

拉哇水电站地下厂房围岩稳定分析

大型地下洞室群结构及地质条件复杂,其围岩稳定性受施工方法、支护方式及围岩自身等多方面因素影响。以拉哇水电站地下厂房为研究对象,采用三维非线性有限元法进行数值模拟分析,研究其在开挖过程中围岩位移、应力及塑性区的变形规律,分析其围岩稳定性能,为工程开挖及支护提供科学依据。结果表明:拉哇水电站围岩变形最大位移达74. 44 mm,拉、压应力最大值分别达1. 06 MPa和23. 14 MPa,主厂房顶拱、边墙及洞室交叉部位区域稳定性较低,在实际施工中,应加强监控并适当调整支护方案。     

巴基斯坦尼拉姆—吉拉姆水电站地下厂房围岩稳定反演分析

为了反演尼拉姆—吉拉姆水电站地下厂房开挖及支护过程,分析施工中出现问题的原因并给出优化方案,结合工程施工期安全监测资料及地质资料,采用通用岩土分析软件MIDAS GTS NX,考虑材料非线性、不同岩性材料分区及软弱夹层地质构造的影响,选取摩尔库伦本构模型对地下厂房、主变洞室及母线洞、尾水洞开挖支护过程进行有限元模拟,提出优化结构方案并对其进行验算。结果表明:反演计算结果与现场监测资料基本吻合,软弱夹层对围岩收敛变形及应力分布有较大影响;采用优化方案后,模型最大位移分布区域较初始模型有所减小;初始模型塑性区为洞室跨度的0.57倍,优化后塑性区降为洞室跨度0.4倍。研究成果可为类似地下厂房设计提供参考。     

彭水电站地下厂房开挖支护全过程的数值模拟

地下厂房洞室群的开挖,势必引起洞室群围岩位移场和应力场的调整,过大的变形和应力集中都会造成围岩的破坏,对洞室的稳定产生影响,因此围岩稳定分析一直都是地下工程领域中的研究重点和难点.基于彭水电站地下厂房的开挖,首先分析了开挖后围岩位移与变形规律,并与监测资料比较,计算结果与监测情况十分吻合;分析了不同开挖步下厂房周边的应力分布规律,研究围岩塑性区的空间分布特征;定量分析了开挖支护前后塑性区方量的变化,评价支护的有效性.     

彭水电站尾水洞施工开挖过程数值分析

通过弹塑性有限元计算,对乌江彭水水电站尾水洞开挖过程进行了数值模拟.分析了施工开挖中洞周围岩位移的变化规律和开挖完成后围岩的应力和变形;探讨了由于开挖卸荷引起的岩体力学参数降低对围岩变形、应力的影响.在此基础上,对设计采用的锚固支护措施的加固效果及围岩稳定性作出了评价.计算分析表明:尾水洞群由于洞室开挖洞径大,洞室岩柱相对单薄,围岩开挖变形量较大,各洞最大位移在40～70 mm之间,相邻洞室间岩柱塑性区基本贯通,洞室高边墙的稳定问题将显得较为突出;设计喷锚支护措施处于正常承载状态,能够满足围岩稳定性要求.     

某抽水蓄能电站地下厂房开挖有限元分析

利用大型岩土工程有限元分析软件GTS对某抽水蓄能电站地下厂房洞室群工程进行了数值计算分析,计算真实反映了实际地质条件以及实际开挖顺序、支护手段。研究了在复杂地质条件下洞室群围岩的开挖变形形态与应力状态,分析了围岩塑性区的分布及地下厂房洞室群的围岩稳定性。     

大型地下洞室群开挖的三维弹塑性有限元分析

基于弹塑性围岩理论，对构皮滩水电站地下洞室群的开挖进行了有限元数值模拟，对开挖后围岩的位移场、应力场及塑性区特征进行了比较分析。结果表明，构皮滩水电站整个洞室群的围岩基本上是稳定的，但在局部工程部位（洞室群的两洞相交处和岩体节理劈理出露部位等）出现了较大位移和应力集中，施工过程应注意合理支护。     

构皮滩水电站地下洞室围岩稳定数值模拟分析

基于弹塑性围岩理论,对构皮滩水电站地下洞室群的开挖进行了有限元数值模拟,对开挖后围岩的位移场、应力场及塑性区特征进行了比较分析。结果表明,构皮滩水电站整个洞室群的围岩基本上是稳定的,但在局部工程部位(洞室群的两洞相交处和岩体节理劈理出露部位等)出现了较大位移和应力集中,因此,施工过程应注意合理支护。     

杨房沟水电站地下洞室施工期围岩稳定性分析

地下厂房洞室群具有规模大、结构复杂、交叉开挖率高等特点,施工期围岩稳定性控制难度大,而做好施工期监测资料分析和围岩稳定性评价,则是保障地下厂房洞室围岩稳定的重要措施。从监测内容、监测方法以及分析思路的角度出发,对位移和应力量级、应力分布特征、应力变化规律及其影响因素进行了分析;在此基础上,对地下厂房施工期围岩的稳定性进行了评价。评价结果表明:(1)围岩最大位移为65. 58 mm,锚杆应力绝大多数在200 MPa以内,围岩松弛变形程度处于中等水平,围岩松动圈基本上在3 m以内,支护参数合理有效;(2)围岩位移和支护设施的应力量级可控、分布合理、变化规律正常,施工期地下厂房围岩整体处于稳定状态。杨房沟水电站地下厂房监测资料的分析结果和对围岩稳定性的评价结果,可供类似工程借鉴与参考。     

地下洞室群围岩弹塑性有限元分析及施工优化

天荒坪抽水蓄能电站地下厂房开挖工期只有22个月，地下洞室群复杂，洞室交错；为此，华东勘测设计研究院在施工中结合实际揭露的地质情况和施工进度安排，以厂房开挖为关键路线，采用三维弹塑性有限元分析，对洞室群的施工进行了整体优化。通过三维弹塑性有限元分析，得出了开挖过程应力，位移和屈服范围的变化规律，认为围岩不会出现拉裂或挤压破坏，并发现洞室开挖的相互影响，从而有效地指导了施工开挖和支护，实践中取得了很好的效果。     

乌东德水电站右岸地下厂房施工期围岩稳定分析

安全监测是地下洞室围岩稳定安全评价的重要手段。乌东德水电站右岸地下厂房规模巨大,主厂房、主变洞、调压室三大洞室平行布置。为确保施工期围岩的安全稳定,通过使用多点位移计、锚杆应力计、锚索测力计、锚杆测力计、测缝计等监测仪器,对围岩表面和深部的变形进行监测,分析了地下厂房三大洞室第Ⅰ—第Ⅲ层开挖的位移特性与变形规律。监测结果表明:开挖引起的上层围岩变形较小,且主要集中在浅表层;三大洞室岩锚梁高程以上最大变形为16.43 mm,主厂房顶拱、上游侧岩锚梁和尾水调压室上游边墙围岩变形较大;爆破开挖扰动、开挖引起的空间效应以及较差的地质条件是围岩变形增长较快的主要影响因素;通过采用加强支护等措施,能有效控制围岩变形的发展。     

二滩水电站地下厂房的监测及反馈分析

二滩水电站地下厂房晚国目前已建成的最大的地下厂房，布置上采用三大平行洞室，且整个洞室群位地高地应力区，在设计和施工中对洞室夺的位移和应力进行了监测，并对监测成果进行了反馈分析，文章介绍了厂房地下洞室开挖过程中围变形特征，岩爆等现象，为高地应力区洞室开挖的监测和反馈分析的信息化设计提供参考。     

地下厂房开挖过程中围岩状态的可视化仿真研究

将地下厂房围岩稳定有限元计算的结果，通过计算机程序数据采集，实现地下厂房岩石开挖过程围岩力学状态的可视化仿真。以地下厂房为例，实现随开挖过程厂房围岩位移、应力、屈服范围、锚杆应力等状态的动态可视化仿真，这对保证地下厂房开挖的稳定起到了重要的作用。在施工系统仿真中融入围岩稳定性分析将是可视化仿真发展的必然趋势。     

白鹤滩水电站地下厂房岩体变形机理研究

为了研究大型水电站地下洞室围岩变形问题,以白鹤滩水电站为例,对比分析了多点位移计、声波测试、高精度微震监测所收集的资料,归纳了白鹤滩水电站右岸地下厂房开挖过程中的损伤区特征、变形规律。研究结果表明:围岩变形量增加速率与开挖强度具有密切关系;主厂房上游侧位移大于下游侧,围岩损伤更严重;上游层状节理密度比下游大是造成上下游变形差异的主要原因。研究结果可为白鹤滩水电站地下厂房下一步的开挖和支护方案设计提供重要依据。