拉西瓦水电站地下厂房洞室群分层开挖过程仿真反演分析

 拉西瓦水电站厂房规模巨大,围岩主要为脆硬花岗岩,爆破后围岩分区明显;同时厂房区域山高坡陡,河谷狭窄,区域地应力场较高,且分布较复杂,对洞室稳定性不利。为了评判开挖后地下厂房围岩的稳定性及支护的长期安全性,以地下厂房分层开挖现场实测位移为基础,根据多点位移计实测的离洞壁不同深度位移的变化规律将厂房洞壁周边围岩分为松动区、过渡区和稳定区;然后采用每层开挖引起的增量实测位移与相应的反分析位移均方差作为目标函数,分层进行围岩力学参数反演分析,得到上、下游厂房不同的地应力参数及地下厂房在开挖每层时围岩的岩体力学参数。结合反演得到的这些地应力场与围岩力学参数,对后续开挖时厂房围岩稳定性进行评价与预测,提出拉西瓦地下厂房围岩稳定性判定标准。该标准为后续地下厂房监测变形控制提供依据,有效地指导厂房支护设计与开挖施工。     

地下厂房围岩稳定分析若干问题探讨

地下厂房稳定分析首先要确定围岩变形破坏运动类型。本文按照四种岩石力学条件从工程实践中归纳了五种变形破坏运动类型,以便在设计阶段进行初步判断和选择岩体力学模型,并以三峡工程地下厂房为实例,着重研究了块体结构的围岩稳定分析方法。在建立围岩力学模型时,要结合地下洞室的尺寸处理不同规模的不连续面。三个方向的应力对块体稳定性的响影同样重要,在没有条件使用三维有限单元法时,可用全空间赤平投影法与二维有限单元法结合计算。研究结果表明,在设计地下洞室方向时,不仅要考虑初始应力的方位,同时还应考虑软弱结构面的方向。     

复杂地质结构下地下厂房布置方案的对比分析

岩滩水电站扩建工程地下厂房为大跨度、高边墙大型洞室,且上、下发育有石英岩脉与f 211构造挤压破碎带.针对这种上、下被不利地质结构所包围的地下厂房, 采用二维弹塑性有限元方法对多种布置方案下的施工开挖进行了数值模拟,分析了围岩的开挖变形与应力随开挖的演变过程.在保证地下厂房围岩整体稳定性的条件下,对地下厂房布置方案进行了比较优化,论证了合理的布置方案.分析结果表明:(1)石英岩脉力学性状及其相对于地下厂房的位置对围岩稳定性影响不明显;(2)f 211是影响厂房区岩体稳定的主要不利地质结构;(3)建议针对f 211出露部位施加相应的支护措施,这样对限制不利地质结构对围岩稳定性的影响将有明显效果.     

锦屏一级水电站地下厂房围岩开裂变形机制研究

针对锦屏一级水电站地下厂房高应力、低强度应力比条件下开挖施工引起的围岩变形开裂及相关力学问题,从全空间赤平投影解析、平面投影应力特征等多角度全方位研究地下厂房区地应力场分布特征及规律;并结合力学定性分析和三维数值模拟等手段对地下洞室群围岩变形开裂机制进行深入分析,研究洞室群围岩开挖损伤演化规律。研究表明,锦屏一级地下厂房区域出现的围岩、喷层较大变形乃至破坏现象本质上是由高地应力和相对较低的岩体强度形成的不利组合所造成的,在主厂房、主变室的拱腰、拱座和边墙以及母线洞侧墙等部位出现的开裂破坏,属于典型的高应力、低强度应力比条件下围岩的卸荷变形与破坏。提出锦屏地下厂房围岩变形开裂概化模型,为地应力场反演和施工过程的数值仿真分析提供重要参考和定性依据;最后针对开挖维护围岩稳定性问题提出相应的建议,为锦屏一级地下厂房的开挖施工及动态支护设计提供技术支持。     

大型洞室群稳定性分析与智能动态优化设计的数值仿真研究

 为实现数值仿真计算结果能准确反映大型洞室围岩实际力学行为,结合锦屏二级水电站地下厂房枢纽洞室群稳定性分析,在阐述大型地下洞室群数值仿真计算要点基础上,首先重点从岩体本构模型识别和力学参数识别2个方面详细介绍如何实现数值仿真计算的正确化。采用考虑空间分布协调的多元监测信息的6次岩体力学参数跟踪识别,获得锦屏二级地下厂房岩体的等效力学参数,从而通过参数反分析的方法在一定程度上证明岩体等效力学参数具有相对稳定性和可识别性。同时,结合数值模拟展现出的围岩应力、变形、塑性区等方面计算结果与工程岩体的具体地质条件和洞室群结构特点,论述锦屏二级水电站地下厂房上游高边墙变形较大、下游侧拱围岩与喷混凝土破坏、母线洞环状开裂、交叉洞口局部塌落等洞室围岩的变形与破坏机制。最后,结合锦屏二级地下厂房枢纽洞室群稳定性分析与实践的研究认识,对大型地下洞室修建中诸如结构面密集的高边墙支护问题、围岩应力集中区支护问题、工程区地下水对围岩稳定性影响等问题进行论述,并探讨如何通过数值仿真计算、现场监测与经验丰富的专业人员的有机结合来实现大型地下洞室群稳定性设计的科学化。     

高边墙地下洞室洞壁围岩板裂化实例及其力学分析

本文用鲁布格电站地下厂房边墙围岩开裂为例,讨论了板裂介质岩体力学的一个新领域,即高边墙地下洞室在高地应力作用下板裂化引起的围岩破坏和变形问题,它对研究地下洞室稳定性,岩体改造和变形监测反分析等将有新的启示。     

向家坝水电站地下厂房缓倾角层状围岩稳定分析

 向家坝水电站地下厂房跨度33.4 m、高85.2 m,为国内最大跨度与高度的地下厂房。缓倾角岩层中大跨度地下洞室群的开挖致使顶拱围岩稳定问题突出,为典型结构面控制型地下岩体工程。采取三维离散单元法与应力位移监测相结合的研究对策,对围岩稳定进行综合分析,实施对穿锚索和系统锚杆的加固对策,并基于监测成果说明厂房顶拱围岩在开挖加固后的稳定性。研究表明,浅至中等埋深结构面控制型围岩稳定问题必须加强工程地质分析,重视岩体的非连续性和各向异性,宜采用非连续介质力学分析方法进行分析,以实施针对性加固措施。     

宜兴地下洞室收敛变形成果的反分析计算

宜兴电站是一个具有4台250MW装机的抽水蓄能电站，地下厂房的覆盖层超过300M，厂房围岩质量较差，大约是Ⅲ类和Ⅳ类（GB 50287—99），在厂房附近开挖了一个试验洞，布置了8个收敛观测断面和2个位移观测断面，进行了超过一年的观测。根据观测成果进行了边界元反分析计算，所得的岩石力学参数和试验成果可被用于地下厂房围岩的稳定计算。     

锦屏地下厂房围岩岩体结构分析

岩体结构特征是影响水电站地下厂房围岩稳定性的因素之一,其研究工作也是评价硐室稳定性的基础.通过对地下厂房上下游边墙的现场调查及编录资料,运用DIPS等软件进行分析,旨在找出研究区的岩体结构特征,为研究地下硐室围岩的稳定性提供帮助.     

裂隙岩体围岩稳定性评价和喷锚机理——三论山体压力

当前,有关地下洞室围岩稳定性评价理论和围岩压力的计算方法存在着一些问题,其中之一就是设计工作和地质工作有脱节现象。本文目的是把围岩岩体结构、岩石性质、结构面力学特性及洞室几何尺寸等因素,用岩石力学方法求得包括围岩隙跨比在内的判别围岩稳定性的鉴别公式、判别毛洞围岩稳定性的安全隙跨比曲线、计算围岩压力和设计喷锚结构的计算公式。这些公式由于包括了围岩岩体结构特征和洞室几何尺寸在内,因而在一定程度上有助于解决上述设计工作和地质工作脱节的现象。     

溪洛渡地下厂房施工开挖的弹塑性损伤及岩锚支护计算

根据建立的弹塑性损伤本构模型及岩锚支护模型对溪洛渡地下厂房洞室群施工开挖稳定性进行了三维非线性有限元计算,获得了一些有益的工程结论。     

流场作用下大型地下厂房围岩稳定性分析

为分析水库蓄水后地下水渗流场对某水电站大型地下厂房洞室群围岩稳定的影响,根据流固耦合理论,采用三维快速拉格朗日法进行数值分析。在地下厂房施工期开挖支护全过程三维数值仿真的基础上,通过有无渗流场的影响、有无设置防渗与排水设施等不同工况进行对比计算分析,根据相应的岩体三维渗流场、塑性破坏区、位移场和应力场等计算结果,对电站运行期渗流场作用下地下厂房洞室群围岩与支护结构的稳定性进行分析与评价,论证了地下厂房防渗及排水设施设置的必要性和合理性,为大型地下厂房的合理设计与安全运行提供了科学依据。     

中国盐岩能源地下储存可行性研究

选定我国江苏金坛盐矿为示范工程，通过深部盐岩的力学及蠕变试验，研究了深部盐岩的变形规律，建立了深部盐岩溶腔的腔体变形三维计算模型。结合示范工程的具体地质条件，对深部地下盐岩溶腔的洞形、稳定性及长期稳定性进行了数值模拟，研究了不同压力下溶腔容积的变化规律。通过现场储气库压腔试验，验证了计算分析采用的参数合理性。研究结果表明，从地下工程稳定性方面来看，利用我国盐岩实施能源储备是可行的。     

浅谈地下工程围岩稳定性与围岩控制

对影响地下工程围岩稳定性的自然因素进行了详细分析,讨论了围岩稳定性与围岩控制的方法与思路,介绍了围岩稳定性的监测方法和手段,论述了锚杆工作载荷与围岩稳定性的相互关系,用锚杆无损监测的方法来全程监测围岩稳定性对研究围岩稳定及工程施工具有很大的指导意义。     

岩体地下结构围岩稳定非概率可靠性的凸集合模型分析方法

在岩体地下结构围岩稳定可靠性分析中,由于岩体的物理力学参数本身的特点,通常只能在岩体分类的基础上给出其变化的区间,要得到其概率密度分布函数和隶属函数是非常困难的。采用传统的统计概率和模糊概率模型得出的概率结论只具有理论上的意义。针对岩体地下结构围岩的特点,引进非概率的可靠性分析方法,采用凸集合模型描述基本参数的不确定性,将结构功能函数转化为仿射函数,对于给出了设计安全域的地下结构,利用仿射函数在凸集合域上求得响应输出区间,通过比较设计安全域和响应区间,确定其可靠性;对于没有明确给出设计安全域的结构,通过分析功能函数在凸集合模型上的均值与离差关系,给出其可靠性度量的非概率指标。在非概率凸集合模型分析方法中不必拟合概率密度函数和隶属函数,所需信息量少、准确度高,实例分析展示了凸集合模型分析方法的实用性。     

东风水电站地下厂房岩壁吊车梁的 二维分析及其检验

简要介绍了东风水电站地下厂房岩壁吊车梁结构的设计和实践，用有限元对岩壁吊车梁结构进行了较确切的二维分析，并和现场试验结果进行了对比，二者基本一致。结果表明吊车梁的主要承载构件受力很小，结构完全可靠。最后分析了吊车梁主要承载构件（斜拉锚杆）受力不大的力学原因。     

软岩小净距隧道中夹岩柱分区及加固方法研究

中夹岩柱是软岩小净距隧道围岩稳定控制的关键部位。结合具体工程,提出对中夹岩柱进行区域划分,针对软弱围岩,采用二维有限元计算方法,对中夹岩柱预应力锚杆及注浆加固、中岩墙预应力锚杆加固和中夹岩柱不同加固组合方式进行了研究。数值计算结果表明:在中夹岩柱各区加固中,中岩墙加固是最重要的,对其进行加固,可以减小隧道变形,提高围岩稳定性,改善支护结构的力学状态;各种加固方法对于不同级别的围岩其加固效果不同,在软弱围岩中,注浆加固比对拉锚杆或预应力锚杆效果更显著;加固参数应根据围岩级别、净距大小、中夹岩柱加固组合方式等综合确定,围岩越差,净距越小,则注浆参数应提高越大。     

岩质边坡稳定性的可靠度分析

以岩质边坡为研究对象，运用可靠度分析方法中的蒙特卡罗法，对边坡进行稳定性分析，提出了一种应用可靠度理论进行边坡稳定性计算的实用方法。     

复杂工程岩体结构三维可视化构造及其应用

针对岩体结构的复杂性和无规律性,提出了一种新的基于NURBS算法的岩体结构三维可视化构造技术。根据实测的离散信息和交互解译得到一系列二维剖面,以系统的思想实现了岩体结构三维可视化模型,并能进行与工程密切相关的结构可视化分析。最后将该技术成功应用到糯扎渡水电站工程的三维岩体结构模拟和可视化分析中,对工程设计有较大的指导意义。