地下洞室围岩稳定计算分析

针对地下洞室施工开挖和锚固施工的特点,采用了三维有限差分程序 FLAC~(3D)对某地下洞室施工开挖过程围岩稳定进行数值模拟分析,并就程序中的锚固机理进行了探讨,使用的方法和得出的结论对类似工程有一定的参考价值。     

屈服准则对土质边坡稳定安全度计算的影响分析

分析了在应用有限元强度折减法计算土质边坡稳定安全度时,屈服准则对计算结果的影响。Mo-hr-Coulomb准则和Drucker-Prager准则是岩土工程中较常用的屈服准则,计算结果表明Mohr-Cou-lomb准则得出的安全度偏小,Drucker-Prager准则与参数α和k的选取直接相关,其中用Mohr-Cou-lomb内接圆及等面积圆得出的安全度比较合理;统一强度理论可以考虑岩土材料的中间主应力效应及拉压差效应,在边坡稳定分析中可以发挥材料的承载潜力。     

隧道及地下工程围岩的屈服接近度分析

根据围岩中接近屈服面区域的安全程度的差异,对非塑性区的危险程度进行定量研究具有重要的理论意义和工程应用价值。通过分析Mohr-Coulomb准则以及其他屈服准则在主应力空间中非屈服应力点和屈服面的关系,在经典塑性理论框架内定义了屈服接近度指标,并建立了相应于各种不同类型的屈服准则的屈服接近度求解函数。通过对一受单断层影响的城门洞形隧道算例的分析,表明破坏接近度的定义是合理的,这一分析方法可以使得工程师以定量的概念来把握和判断围岩中不同区域的危险性程度,便于相互比较和相似工程间的比较,对于分析隧道及地下工程围岩破坏区的演化及安全度评价具有重要的实用价值。     

地下洞室围岩稳定流变分析的数值计算法

本文把岩体作为粘弹性介质,用伯格斯模型描述岩体的流变特性,对均质、连续、各向同性的岩体在围岩稳定分析中如何考虑岩体的流变特性,提出了一种数值计算方法,并对较坚硬的正长岩和较软弱的砂岩进行了流变计算。算例表明:岩体的流变特性对岩体,特别是软弱岩体的围岩稳定影响是不容忽视的,在围岩稳定分析中,粘弹性方法比弹性方法具有更好的近似性,它能更好地为我们预示洞室围岩塑性区的发展和洞周位移的变化情况,并为寻求有利的支护时间和支护形式提供依据。     

扩展广义Drucker-Prager屈服准则在边坡稳定分析中的应用

对边坡稳定问题进行严格的理论分析通常采用极限分析上界法 ,此法认为土体的塑流遵守关联流动法则 (ψ =φ)并满足理想弹塑性条件 ,其局限性主要表现在 :求得的剪胀值远远超过实验测得的剪胀值。然而如果采用传统意义上的非关联流动法则(ψ =0 ) ,即完全不计体积变形 ,则剪胀对土工结构稳定性的重要影响又会被忽略。因此为了更好地描述土体的变形特性 ,应采用广义上的非关联流动法则 (ψ≠ φ)。基于有限元分析 ,推导了平面应变条件下基于非关联流动法则的Drucker Prager屈服准则 ,该准则与摩尔 -库仑屈服准则匹配 ,并能够考虑剪胀角的影响。算例分析表明 :基于文中D -P屈服准则的有限元分析与相同条件下塑性极限分析所得结果相近 ,误差在 3 %左右。由此不仅可以证明本文方法的正确性 ,且因采用了D -P准则表达形式 ,只需进行简单的参数转换 ,就可方便地引入现有有限元计算程序     

不同TBM掘进速率下洞室围岩开挖扰动区研究

 在不同卸荷速率下三轴加卸载室内试验成果的基础上,以Hoek-Brown经验强度准则为依据,拟合出在不同卸荷速率下板岩的力学参数(黏聚力和内摩擦角)。在分析TBM掘进特点的基础上,提出能反映其特点的数值模拟方法,并在FLAC3D程序中引入加卸载准则,对不同掘进速率下隧洞围岩的开挖扰动效应进行数值模拟研究。结果显示：掘进速率越快,围岩开挖扰动效应越小,围岩越稳定;隧洞围岩在开挖后变形较为均匀;在隧洞的径向,位移和应力变化较为明显的呈现为3个区域,即强变化区、弱变化区和平稳区;最大主应力随着洞径方向逐渐由单向应力状态向二向应力状态和三向应力状态转变,第二偏应力不变量在隧洞轴向方向形成一闭合的应力集中区域,称为“应力墙”,该区域在TBM掘进过程中对刀头切割岩体达到破岩的效果极为有利;隧洞围岩开挖扰动区随TBM掘进速率变化较大,当掘进速率增加一倍后,其扰动区由1.1 m降低到0.4 m,减小了64%。     

地下洞室监测位移场的反演和围岩稳定评判分析

 针对地下洞室开挖过程中有限的位移监测仪器仅能反映局部围岩变形的情况,提出一种基于整个洞室围岩变形空间场的围岩稳定评判方法。首先通过物理场,对监测数据进行标准化处理,引入监测数据以外的围岩变形信息,然后进行三维空间反演。根据反演结果,运用警戒线法对洞室整体围岩进行评价。该评判方法已成功应用于瀑布沟、溪洛渡等大规模地下洞室的施工开挖围岩稳定分析中。实践表明,该方法能及时反映整个洞室群围岩的变形情况,相对其他数值计算方法能对围岩稳定做出快速、精确、直观的评判。     

地下厂房洞室群围岩开挖过程数值模拟

以某水电站为背景,对地下厂房洞室施工开挖过程进行数值模拟计算,通过大型有限元软件ANSYS建立三维模型,然后将节点与单元信息转换出三维岩土工程数值分析软件FLAC3D能识别的节点与单元信息,最后导入三维FLAC3D进行分析。该文主要研究了在开挖过程中洞室群围岩的主要变形特征和开挖塑性区变化规律,所分析结果可以为相关测试工作以及施工过程中的支护提供参考。     

仙游抽水蓄能电站工程地下洞室开挖施工方法探讨

在水电工程大坝填筑施工时,经常需要进行地下洞室开挖施工。文章以福建仙游抽水蓄能电站工程为例,对该工程上下水库的地下洞室开挖施工过程进行了研究,分别从施工布置设计、施工方法方面对工程的施工进行探讨,研究成果可为类似工程的施工提供一些参考。     

快速拉格朗日法分析巨型地下洞室群稳定性

广西龙滩水电站地下厂房所处位置地质条件复杂,岩层为陡倾角岩层,断层发育,且洞室跨度大,边墙高,在洞室开挖过程中围岩的稳定性显得十分重要。结合设计院提供的开挖方案使用快速拉格朗日差分法(FLAC)对洞室分层开挖及支护进行了数值模拟,比较分析了两个剖面加锚开挖的结果,得出了一些有益的结论。     

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。     

风险评价方法在地下工程围岩稳定性分级中的应用

在风险评价方法的基础上,结合模糊理论,提出了围岩稳定性的风险评价分级方法。在评价时,根据岩体力学现有的研究资料,选取六个评价指标通过对评价指标权重的计算并结合安全检查表法,计算出围岩稳定性的值,以此值将围岩分为Ⅰ～Ⅴ个等级,从而实现了对围岩的综合评价。该评价方法被应用到黄河大柳树水电站导流洞围岩稳定性综合评价中,其结果得到了实际工程的检验,说明该方法有一定的适用价值。     

基于改进可拓方法的地下工程围岩稳定性风险分析

为解决地下工程围岩稳定性分析中指标权值存在的风险难题,提出了一种地下工程围岩稳定性风险分析的改进可拓方法。通过提取地下工程围岩风险期望与风险指标极值变化特征,建立了围岩稳定性风险分析工作模式,构建地下工程围岩稳定性风险事件物元、风险域,确定风险特征隶属度,建立了地下工程围岩稳定性风险分析的形式化物元描述,以数据包络分析改进可拓方法,建立支持地下工程围岩稳定性相对风险评价模型。模型应用于地震作用下围岩稳定性风险案例,结果正确可靠,表明方法合理、可行,具有一定的普遍应用性。     

基于监控量测下的隧道围岩稳定性分析

通过新奥法量测,可以及时掌握围岩动态和支护结构的工作状态,利用量测结果修改设计、指导施工;预见事故险情,以便及时采取措施,防患于未然;积累资料,为以后设计提供类比依据,并为进一步深化理论研究提供原始数据。本文基于雪山梁隧道的现场监控量测工作,介绍了隧道监控量测的方法及应用,利用现场监测数据,进行回归分析,判定隧道围岩的稳定性,为设计的修改和现场的施工提供重要依据。     

西南某水电站地下厂房围岩稳定性分析

采用地下厂房高边墙一个关键点位移的预测方法得出高边墙关键点的位移,并以弹塑性位移相对比值判别法作为围岩稳定性的判据,再分别讨论计算顶拱围岩在有塑性区和无塑性区情况下顶拱的临界沉降量,对西南某水电站地下厂房洞室围岩整体稳定性进行研究和评价。监测数据显示顶拱的位移近似呈阶梯式上升,自09/01/01以后基本保持平稳没有大幅度上升的趋势,围岩的位移值小于计算的临界位移值,与本文分析结果相符合。根据收集的地质素描资料对顶拱和边墙出现的结构面组合切割形成的失稳块体进行稳定性分析计算,对于不稳定的块体进行及时的支护,保证厂房围岩的局部稳定。     

三维边界元在地下洞群围岩变形与稳定分析中的应用

本文应用边界元静动力分析程序包BESDAP对某大型水利工程地下洞群的围岩变形与稳定进行了计算分析。针对边界元法在大型工程应用中的一些共同的特点与要求,对若干重要的计算技术问题作了有效的处理。计算成果给出了各洞室之间的相互影响、各洞室的孔边位移、应力以及洞周的剪切破坏区。整个计算过程与最终成果均表明边界元法的各种优点在地下洞群围岩分析中表现得特别显著。     

江口水电站地下厂房围岩稳定性研究

重庆市芙蓉江江口水电站采用引水式地下厂房,是由许多建筑物组成复杂的地下空间结构,主厂房布置于左岸山体内,因此地下洞室稳定是整修工程建设的关键技术问题之一.电站地下洞室围岩以厚层灰岩、白云岩为主,夹少量页岩.洞室地应力以构造应力为主,其最大主应力方向与厂房轴线方向近垂直.根据地应力及山体地形地质条件,采用三维弹塑性有限元分析方法进行分析,拟合回归出计算模型所需的三维初始应力场,并模拟开挖及支护方案,计算得出洞室周边塑性变形区、应力分布及位移.并进行了稳定分析,采用支护措施后地下洞室塑性变形开裂范围和位移及洞周应力均有减少,使室洞围岩稳定是有保证的.     

块体理论及其在洞室围岩稳定分析中的应用

由于工程需要,常常在岩体中开挖各种洞室,这些原处于不连续状态的由空间断裂块体组成的天然岩体伴随着岩体洞室的开挖,相应产生整体或部分块体的移动,出现不稳定甚至破坏效应.而文章所提及的块体理论是近几十年来发展和完善起来的用于解决非连续块状岩体岩石工程的重要方法之一,得到了广泛的运用和验证.文章通过简单算例分析快体理论应用于实际的原理和运算过程,并同时利用UNWEDGE程序计算进行比较、分析,寻找出不稳定块体,给工程实践提供参考,以保证工程安全性.     

两河口地下厂房轴线方位选择与围岩稳定分析

两河口水电站地下厂房地质条件复杂,属于高地应力区,加之受进、出水口布置的限制,其洞轴线选择是一个难点。笔者采用三维非线性有限元方法,对两河口地下厂房N3°E和N7°W两个轴线方案展开平行分析。模拟加固措施和实际开挖过程,对两个方案的地下厂房洞室群围岩应力应变特征和稳定性进行分析评价。分析表明:与N7°W轴线方案相比,N3°E轴线方案较好的规避了地应力释放,可以显著限制变形和塑性区发展,建议采用N3°E方案。     

江边水电站地下洞室群围岩稳定性数值分析

利用显式有限差分快速拉格朗日分析程序FLAC3D,在进行初始地应力反演的基础上,建立了四川江边水电站地下厂房洞室群的三维非线性地质力学模型。采用基于能量耗散原理的弾脆性本构模型,对设计开挖和支护方案进行了全过程模拟分析,得到了施工过程中洞室群围岩的位移、应力和塑性区分布特点,并与现场监测情况进行比对,根据分析结果提出了加强监测的位置、加强支护的部位,并建议主厂房下游边墙和主变洞上游边墙之间区域采用预应力锚索进行重点加强,最后对支护系统和建议的合理性进行评价,对地下洞室群的设计和施工起到了一定的指导作用。