不同应力环境中软弱夹层对洞室围岩稳定性影响研究

不同应力环境中,软弱夹层表现出不同的力学行为,对地下洞室围岩稳定性与支护结构受力的影响差别明显,本文利用奥地利大型岩土工程分析系统FINAL,系统分析不同类别代表性围岩、不同侧压力条件下软弱夹层对隧洞围岩位移场、应力场、塑性区分布以及喷层受力的影响.由于夹层分布在边墙部位时影响最为明显,本文着重研究夹层分布在边墙部位的情况.通过大量的有限元分析,系统地讨论不同侧压力系数下夹层对隧洞围岩位移场、应力场、塑性区分布与喷层变形与应力的影响,总结洞室关键点位移、围岩应力、围岩塑性区以及喷层应力随侧压力系数的变化关系,得到软弱夹层对围岩位移、支护结构内力一些无量纲的量化指标,提出不同应力条件下软弱夹层对围岩稳定性、支护结构安全性影响的一般规律.     

抽水蓄能电站地下洞群层状围岩稳定性综合分析研究

某抽水蓄能电站地下洞室群围岩呈缓倾角互层状结构,层理发育,岩性复杂,洞室开挖过程中,各种地质因素交互作用,洞室间相互影响。论文对复杂变化地质环境下的主厂房围岩进行各种因素作用下的综合稳定分析,并依据多种测试手段,对开挖后围岩的稳定性和变形进行实时监测,掌握了洞室层状围岩变形破坏特征。结合对地下洞室开挖进程的数值计算分析,研究了围岩的动态力学特征和变形规律,得出一些有益的认识和结论。数值计算结果与监测数据较好吻合,对施工开挖方案的优化具有重要参考价值。     

超大型地下洞室围岩锚杆支护方式的优化设计

锚杆支护对于超大型地下洞室的稳定性具有重要作用。考虑了初始地应力,模拟了超大型地下洞室的分级开挖和支护的过程,并通过对周围岩体的位移、塑性区及锚杆应力的变化规律的分析,总结了不同锚固方案的加固效果,进行支护方式的优化设计。结果显示,锚杆支护能有效地抑制周边围岩的应力松弛,改善周边围岩的受力特性。在工程造价固定的情况下,适当的减小锚杆的长度,加大锚杆的密度,能够更有效的控制岩体的变形和塑性区的范围。     

高地应力下拉西瓦水电站地下洞室群稳定性分析

针对黄河流域装机容量最大的拉西瓦水电站地下洞室群高地应力、大跨度和硬岩特点,结合描述硬岩弹脆性破损的岩体劣化模型(RDM)和评价围岩脆性破坏倾向性的局部能量释放率指标(LERR),通过三维有限差分数值方法模拟了地下洞室群开挖全过程,从整体上揭示了拉西瓦水电站地下洞室群分期开挖时围岩变形场、应力场、塑性区、能量释放率的时间演化过程与空间分布特征.另外,通过洞室开挖过程中局部部位出现的几种典型围岩变形破坏模式的跟踪分析表明,厂区高地应力和洞室开挖后重分布应力场的动态调整是围岩发生不同形式变形与破坏的内在机理.其研究结论和认识可为同类高地应力环境下地下工程开挖支护提供有益参考.     

映秀湾水电站大型地下洞室群三维非线性损伤地震响应数值分析

基于深埋大型地下洞室群围岩损伤机理,对映秀湾水电站洞室群在三向地震荷载耦合作用下的动力响应进行了三维非线性数值模拟,分析了在有、无支护条件下洞室周边围岩关键部位的加速度、位移及应力的时程变化及分布规律,得出了地震荷载作用下围岩损伤分布特征.计算结果表明,在地震荷载作用下,除了因尾水洞体型及断层影响厂房底板及尾水洞交口处受力状态较差外,在锚固条件下整个洞室的围岩损伤、洞周位移、应力分布和锚杆受力都较为合理,说明支扩系统基本保证了洞室的抗震稳定性,但上、下游边墙及吊车梁相对位移达到了10cm左右,导致吊车无法正常运行.     

层状岩体中大跨度地下洞室拱肩开裂机理分析

针对金沙江鲁地拉水电站地下厂房洞群开挖过程中三大洞室下游拱肩出现裂缝的问题,结合地质资料、地应力、监测资料、数值模拟等分析,认为洞室拱肩开裂的主要原因是层状岩体各向异性及地应力偏压导致下游拱肩应力集中,顺洞向反倾裂隙构成的薄层岩体在侧向卸荷下发生了压弯挠曲变形。在深入分析洞室拱肩变形影响因素的基础上,提出了薄层岩体压弯溃曲指数的概念,据此量化了拱肩开裂的范围、深度,明确了洞室拱肩开裂属于围岩局部浅表层变形稳定问题。分析成果为最终的工程处理提供了科学依据。     

地下洞室三维弹塑性动力显式有限元锚杆模拟

锚杆的数值模拟方法是分析地震灾变中锚杆的作用机理及锚杆支护对地下洞室围岩抗震的加固效果的关键。基于地震动荷载作用下锚杆围岩联合受力机理,在对FLAC3D锚杆模拟算法进行一定改进的基础上,提出了一种适用于抗震分析的全长粘结式锚杆模拟方法,并将该方法应用到自主开发的地下洞室三维显式动力有限元程序中,取得较好效果。该方法继承了FLAC3D中对锚杆、锚杆与砂浆接触面、锚固砂浆、砂浆与围岩接触面及围岩本身共5种结构材料的受力破坏情况的详细模拟,但不再进行相邻锚杆计算段之间的受力平衡迭代,而是将各锚杆计算段的受力转移到单元结点上,将锚杆求解与单元求解相统一,从而降低动力求解中锚杆的计算耗时。同时,详细推导了锚杆各结构材料的屈服极限表达式,缩短了锚杆结构材料屈服判断及应力修正耗时。该锚杆模型与FLAC3D中的模型假定不同,认为锚杆变形由围岩变形引起,各锚杆计算段间受力相对独立,受力并不连续,与地震中围岩锚杆的受力情况较吻合。采用该方法对某地下厂房洞室群进行地震动力时程分析,表明该模拟方法提高了求解速度,充分反映了锚杆对围岩的支护效果。     

李家峡水电站地下洞室围岩稳定探讨

通过对李家峡水电站地下洞室轴线与岩体构造组合关系、影响洞室围岩稳定的因素的探讨，提出工程实践中应详细掌握岩体构造、地应力和地下水分布的特点，及时调整洞室衬砌和支护方案，是保证洞室安全、施工安全、施工进度的关键。     

复杂地质条件下地下厂房洞室群开挖顺序研究

复杂地质条件下大型地下厂房洞室群围岩稳定是岩石力学重大技术问题之一,也是施工中必须解决的问题,以江苏溧阳抽水蓄能电站工程为背景,对复杂地质条件下的大型厂房洞室群围岩稳定进行了系统分析,并通过分析制定出科学合理的开挖施工方案,确保实际施工的安全、进度,取得了良好成效。     

地下洞室群围岩关键块体的确定性搜索

为了有效地防止建于坚硬岩体中的水电站地下厂房围岩中的块体崩塌现象,在对荒沟水电站地下厂房系统地质条件详细勘察的基础上,运用适用于分析不连续面发育的破碎岩体的块体理论,依据探硐揭露的不连续面的产状,测点坐标等工程数据,采用矢量分析法编制了洞室稳定性矢量分析程序VATS(Vector Analysis for Tunnel Stability),实现了对地下厂房系统洞室群围岩中关键块体的确定性搜索,获取了生成关键块体的不连续面的可能组合、确切位置及其稳定性参数,并以AUTOCAD程序为可视化平台,图形展示不同部位中关键块体的几何分布特征,从而为开挖及加固方案的设计提供依据.