大型地下厂房洞室群施工期围岩变形分析

瀑布沟水电站地下厂房洞室群规模大,地质条件复杂,水平构造应力高,施工期围岩的变形及稳定问题突出。结合弹塑性有限元方法和围岩变形监测资料综合分析了地下厂房洞室群施工期围岩的变形特征及稳定性。结果表明:主厂房围岩变形最大,尾水闸门室变形次之,主变室变形最小,厂房上下游边墙位移随着厂房下挖逐级增大,在厂房中部下游边墙岩锚梁高程部位处实测最大位移为107 mm;厂房边墙位移在墙顶和墙底较小,墙中部较大,上游边墙位移总体大于下游边墙;厂房拱顶径向位移总体上很小,上、下游边墙在两端的副厂房和安装间变形较小,中部变形较大;数值计算结果和变形监测资料有较好的一致性,围岩变形受施工程序和地质条件的影响较大。     

湖南省江垭水利枢纽工程地下厂房尾调室设计

江垭地下厂房工程主厂房、主变洞、尾调室三大洞室中,尾调室因下游洪水位高,建成后为三大洞中最高洞室,又长期处于水下不利运行条件,另高尾水位涉及厂房防洪问题。为确保洞室围岩稳定和厂房防洪安全,采用二维及三维有限元计算分析洞室围岩稳定性,进行水电站过渡过程分析满足水电站的调保要求和防洪安全,又通过水工模型试验验证优化设计方案。设计上选择阻抗式尾调室,规定电站运行规程等措施降低尾调室涌浪水位从而达到降低洞高的目的,获得洞室围岩稳定及厂房防洪安全,又节省工程量的整体最优效益。     

地下厂房布置优化及施工过程的显式有限差 分法数值模拟

 在支护条件下模拟岩土工程的施工过程时,无论在二维还是三维数值计算方面,显式有限差分法连续介质快速Lagrange分析程序FLAC2D和FLAC3D具有明显优势。以雅砻江官地水电站地下厂房洞室群为研究对象,结合水电站地下厂房的主厂房、主变室和尾水调压室3大洞室平行布置的特点,并考虑模拟效率和计算成本,首先采用FLAC2D进行地下厂房3大洞室各种布局和间距方案的分析比较和优化,得到安全经济的方案;再利用FLAC3D对确定方案下厂房洞室群在支护条件下的施工过程进行三维模拟分析,计算得到在开挖过程中洞室围岩的变形、应力、塑性区分布以及支护结构的受力特征。这种综合利用FLAC2D和FLAC3D,对地下厂房布置优化和施工过程分别进行二维和三维显式有限差分数值模拟的计算方案合理可行,所得结果和规律可用于指导地下厂房的设计和施工。     

猴子岩水电站地下厂房洞室群施工期围岩变形与破坏特征

猴子岩水电站地下厂房洞室群具有高地应力、低强度应力比的特点,在施工过程中出现严重的变形破坏现象。结合地质、监测、检测及施工资料对施工期围岩的变形与破坏特征进行分析,分析结果表明：主厂房、主变室及尾调室围岩位移大于50 mm的测点分别占17.2%,27.3%和9.4%,三大洞室围岩变形处于较大水平,远超其他电站同期水平。最大位移出现在III 1类围岩处,表明高地应力条件下,较完整硬岩产生的卸荷回弹变形较大,岩石本身破坏产生的变形所占比重增加。围岩变形深度为5～15 m,最大可达23 m,相对较大;围岩变形与开挖卸荷关系密切,呈“阶跃式”发展。围岩变形破坏以应力重分布起主导作用的应力驱动型为主,由结构面不利组合控制的重力驱动型不再占主导地位。研究猴子岩地下厂房洞室群围岩变形破坏机制对其施工及运营安全具有重要的工程意义。     

大型地下洞室施工围岩力学行为与控制技术

杨房沟水电站洞室纵横交错、平、斜、竖相贯,特别三大洞室开挖完成后,群洞效应显现,施工期围岩稳定问题突出。为研究杨房沟水电站洞室开挖过程中潜在的高应力破坏风险导致的顶拱变形破坏、喷混凝土层开裂脱落以及主副厂房和尾调室顶拱围岩在洞室下卧开挖影响下应力型破坏程度等岩石力学问题。通过施工期围岩监测反馈分析发现,片帮破坏发生部位与顶拱应力集中区相对应,破坏程度较轻微,发展深度多在数厘米深度,一般小于20 cm。其中主厂房和主变室顶拱的应力性破坏分布范围和程度上基本相当,尾调室顶拱的应力性破坏问题相对不明显。同时现场各洞室第一层中导洞开挖、扩挖及后续下卧开挖阶段的围岩或喷层应力型破坏情况与数值分析成果基本具有一致性,说明了文章拟定的围岩应力型破坏判据也具有一定的适用性,而且能够相对应地提出一系列控制技术,为信息化施工提供科学依据。     

基于拟静力法的地下洞室群地震响应分析

以白鹤滩水电站地下厂房洞室群为研究背景,通过有限元程序Phase²建立13号机组剖面数值分析模型,基于弹塑性本构关系,采用拟静力法研究了在不同地震加速度作用下洞室群的变形及应力变化特征。结果表明:在不同地震输入方向下,洞周各关键点的位移、应力及洞室边墙相对位移变化不同,在-0.34 g的地震加速度作用下,尾调室顶拱的位移及上下游边墙的相对位移分别达到34.5 cm、12.2 cm,在0.34 g的地震加速度作用下,尾调室顶拱出现了较大的应力集中,其中最大主应力增加了12.8 MPa,会对尾调室的稳定性产生不利影响。     

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。     

大跨度、高边墙地下厂房分层开挖支护施工技术

目前国内进行施工的抽水蓄能电站工程一般采用地下厂房模式,地下厂房主厂房为大跨度、高边墙洞室,与其平行布置的主变洞、尾闸洞之间的岩壁较薄,且与之相贯的洞室较多,地下洞室群施工相对复杂。结合绩蓄电站地下厂房施工,重点分析了地下厂房施工通道布置、开挖分层以及光面爆破、预裂爆破、梯段爆破、岩锚梁岩台双向光面爆破、高边墙贯洞、爆破震动控制与监测等关键施工技术,为类似工程施工提供经验和借鉴。     

基于岩石强度应力比的大型地下洞室群布置设计方法

分析不同岩石强度应力比条件下典型水电站地下厂房洞室群围岩的破坏模式和变形特征,阐明岩石强度应力比与洞室围岩的承载能力、破坏模式、变形特征之间的关系,并根据洞室群效应及其对洞室群围岩稳定的影响、谷坡地应力场特征、地应力分级标准、大量已建水电站洞室群布置设计统计资料、数值分析成果、既有相关研究成果、工程经验,创建基于岩石强度应力比的大型地下洞室群布置设计方法,提出具体的量化指标和相关计算公式。该方法主要根据岩石强度应力比,结合场址地应力场特征、围岩结构面发育特征等进行地下洞室群的布置设计,较为全面地考虑了影响地下洞室群围岩稳定的主要因素,适用于各种地应力水平和复杂地质条件的地下洞室群布置设计。     

地下洞群主厂房边墙裂缝带监测与研究

在我国,许多已建或在建的水电站地下洞群工程中经常发现洞室高边墙有陡倾角脆性劈裂带或大裂缝。为了探究大型地下厂房边墙裂缝带的分布情况、发育程度和形成原因,作者以瀑布沟工程地下厂房群为研究对象,在4号母线洞两侧的岩柱打了四个贯穿于主厂房与主变室的观测钻孔,采用钻孔电视成像仪和数字式全景钻孔摄像系统进行观测,得到主厂房下游边墙的裂缝分布状况。观测结果表明,大角度裂隙带的较密集部位,主要出现在距主厂房下游边墙约10m-15m和30m-35m范围之间的岩柱内,且随着时间的推移裂缝条数逐渐在增多。     

锦屏一级水电站地下厂房围岩变形与破坏特征分析

 结合地质、监测、物探及施工资料,对地下厂房施工期围岩的变形与破坏特征进行分析。分析结果表明,高地应力和低强度应力比条件下,围岩的变形不再主要由地质结构面的张开变形构成,由岩块破坏产生的变形所占比重增加。围岩的变形量级和松弛深度相对较大,边墙的主要松弛深度为12～15 m,部分大于15 m。围岩变形量级与松弛深度成正比,而松弛深度呈现出渐进扩展的趋势,因此变形的时效性应理解为围岩破坏的渐进扩展过程,与常规的流变概念存在差别。主厂房及主变室下游拱腰部位混凝土喷层鼓胀性裂缝是层状岩体在高应力条件下的卸荷劈裂和向临空面的屈曲破坏的结果,这种破坏导致下游拱脚部位位移测值的增大。主变室上游边墙混凝土喷层裂缝表现为张性开裂,主要原因是母线洞开挖后岩体应力集中导致的岩体压裂破坏。在高地应力条件下,地下洞室群开挖是否可采用“先墙后洞”的施工方案是一个值得探讨的问题。     

金川二矿区地下巷道变形监测分析及应用

金川矿山地下工程围岩的工程地质条件差，地压活动强烈，尤其是处于采矿动态环境中巷道的失稳更为严重。通过对二矿区地下巷道的长期变形监测，结合现场工程地质调查研究，综合分析了采准巷道的失稳主要受采动因素和岩体结构因素的影响。提出二次支护与巷道破坏后的重新支护宜强不宜弱的论点与地压控制措施，为后续采矿的顺利进行提供科学依据。     

北京地区浅埋暗挖法下穿施工既有隧道变形特点及预测

 城市地下工程建设中,新建隧道近距离下穿施工对既有隧道造成的扰动不可避免。正确分析及可靠预计既有隧道变形成为目前地下工程建设的热点问题。在预测隧道开挖引起的地表位移的经验法中,Peck公式最简便,应用也最为广泛。搜集北京地区10个近接下穿工程23组数据,对既有隧道实测变形进行拟合,发现绝大多数符合Peck公式分布规律。拟合得到地层损失率为0.116%～1.183%,沉降槽宽度系数为0.93～6.76。讨论新建隧道施工工法、辅助施工方法、新建隧道与既有隧道的埋深、既有隧道刚度、新建隧道双洞间距、变形缝位置等因素对经验参数的影响,给出经验参数的修正公式。将经验参数修正公式与Peck公式相结合,为北京地区受新建隧道下穿施工影响的既有隧道变形提供一个简便、快捷的预测方法,并通过工程实例验证了预测方法的有效性。研究成果可对未来北京同类工程和其他地区近接工程设计和施工提供参考,同时对丰富同类工程数据库具有重要意义。     

地下变电站主变压器室通风降温的数值模拟

本文采用FLUENT软件对某地下变电站的主变压器室的通风降温进行CFD模拟.通过建立合理的数学模型和物理模型,模拟分析了在原始设计参数和通风方式下室内气流的组织状况,验证了设计方案的合理性.并以此模型为基础,模拟了不同的通风方式,从模拟结果分析中得到最佳的进排风方式.在最优化的通风方式下,模拟人口风速变化对室内气流组织...     

特长公路隧道地下风机房设计探讨

从特长公路隧道斜竖井分段式纵向通风系统的特点入手,着重论述了地下风机房布置原则及功能分区,并结合相关工程实例,进一步分析了地下风机房的设计思路,对类似工程具有一定的借鉴意义。     

上海地铁地下工程的技术概要（中）

介绍上海地铁1、2号线地下工程结构设计及施工方法的主要技术特点。针对上海软粘土的高压缩性和流变性,车站深基坑和盾构法区间隧道施工中采用了一系列优化施工工艺和施工参数的治理方法,经济有效地控制了地层移动。     

基于数值模拟的北京地区地下道路立交隧道围岩变形分析

城市地下道路立交隧道施工过程中围岩变形分析是工程建设中的核心问题。依托北京城市地下道路工程,采用城区地质条件分层概化方法、三维数值模拟方法分析了临时仰拱台阶法（台阶法）、中隔壁法（CD法）、交叉中隔壁法（CRD法）和双侧壁导坑法（双侧壁法）施工影响下的立交隧道地表沉降、洞周变形和塑性区分布特征,明确了立交区域上下层隧道施工的影响规律。研究发现,立交区域同时受到了上下层隧道施工的影响,在地表形成椭球形的沉降盆,在洞周出现了较大的差异沉降|在地表地层和洞周拱脚、拱肩截面的“X”形区域出现了较为集中的破坏区|CRD法和双侧壁法在控制立交隧道地层变形和破坏方面具有明显优势。研究成果可为北京城市地下道路立交隧道设计、施工决策制定提供参考。     

溪洛渡地下厂房右岸第七级开挖监测反馈分析

溪洛渡水电站地下厂房洞室群规模巨大,其中主厂房、尾调室跨度分别达到28.4 m和25 m。通过引进洞周松弛系数函数,提出了新的地下洞室围岩参数反演的计算思路和方法。根据右岸施工现场第1-7级监测数据,对右岸典型剖面的监测资料进行了跟踪反馈及后期开挖预测预报分析,结果表明提出的自动反馈和预测系统可以综合分析现场多点位移计测值,有效实现洞周松弛圈模拟并进行洞周变位和塑性区分布的预测,为实际工程开挖加固提供了重要的参考依据。现有开挖与支护条件下溪洛渡水电站地下厂房围岩整体稳定性良好,加固处理措施有效。     

软土地区深基坑工程存在的变形与稳定问题及其控制——基坑变形的控制指标及控制值的若干问题

软土地区的城市深基坑工程设计与施工面临越来越复杂的环境条件,诸如建筑物、道路、地下管线、地下隧道等,确定基坑施工对环境的影响的变形控制要求是一个难问题。根据我国现行有关标准,目前一般采用控制支护结构的最大水平位移。对国内外基坑支护的变形及其环境影响效应控制规定进行了讨论。结合基坑支护结构变形及其相应的影响效应控制指标,分析了影响基坑外土体、建筑物及其他设施变形的影响因素,建议当基坑外存在变形需严格控制的建筑物与设施时,不宜仅按现行规范简单确定围护结构的最大水平位移限值,而应进行专门的变形分析,采取案例参照、个案分析的原则。