软质破碎围岩段隧道施工方法数值分析比选

针对大王顶隧道围岩较软弱破碎、埋深较浅、施工步骤多、难度大、处理不当极易坍塌的问题,为确保该工程能在不良地质条件下顺利安全施工,选择隧道左线出口段的K43+ 842为典型断面,运用FLAC建立数值分析模型,分析和比较了全断面法、上下台阶法、三台阶法、双侧壁导坑法对隧道Ⅴ级软弱破碎围岩段的围岩位移、塑性区大小和分布的影响程度.结果表明,双侧壁导坑法对围岩位移的整体控制效果最好,且施工质量最好,最适合于大王顶隧道Ⅴ级浅埋围岩段的施工.     

超大断面隧道软弱破碎围岩开挖方案选择及应用效果分析

针对粤东丘陵区某超大断面隧道进口段围岩较软弱破碎、处理不当极易坍塌的问题,为确保工程在该不良地质条件下顺利施工,采用FLAC3D数值软件对超大断面隧道软弱破碎围岩开挖进行数值模拟,通过对比分析双侧壁导坑开挖法和三台阶开挖法对围岩变形、塑性区分布的影响程度,寻找出最适合该隧道Ⅴ级软质破碎围岩段的经济、快速施工方法。将现场监测的围岩变形数据与数值仿真计算结果进行对比表明,三台阶开挖法可以更有效地控制超大断面隧道软弱围岩变形,适合于超大断面隧道软弱破碎围岩段的快速施工。     

桐柏抽水蓄能电站围岩变形回归分析

分析了桐柏抽水蓄能电站地下厂房开挖期间围岩变形特性,并采用岩体粘弹性位移反分析方法,反演得出地应力、弹性模量及粘性参数。该分析方法可指导围岩支护设计和后期或相邻工程的施工方案的改进。     

围岩变形预测的Usher模型及参数求解

针对隧道施工过程中预测围岩变形可为支护参数的确定和制定施工决策提供依据的问题,根据围岩变形-时问关系的曲线特征建立了围岩变形预测的Usher模型,并通过求解模型参数、拟合围岩变形-时间曲线推算未来围岩变形发展趋势.现场隧道围岩变形实测结果亦验证了Usher模型的可行性.     

基于实测地应力的丹巴水电站深埋软岩引水隧道变形破坏规律及稳定性研究

鉴于地应力对地下工程围岩稳定性的重要影响,以深埋软岩隧道为背景,在现场地应力测试基础上,利用FLAC3D数值模拟软件分析隧道开挖围岩应力、位移、塑性区分布规律及稳定性。结果表明,隧道埋深较小时,最大主应力为16.81~16.83MPa,属中等地应力区,方向为N30°~36°W,与隧道轴线夹角较小;埋深较大时,最大主应力为27.56~31.22 MPa,属高地应力区,方向基本偏转90°,与隧道轴线夹角较大。隧道开挖应力最大为50 MPa、变形量峰值为36.88mm、塑性区最大深度为3.3 m,围岩整体稳定性差。现场变形量、松动圈及破坏特征监测结果验证了数模结果的合理性。研究成果可为类似工程提供参考。     

某水电站大型地下洞室群围岩支护模拟分析

针对某水电站大型地下洞室群中大跨度、高边墙等因素对围岩稳定性的影响,采用有限差分法建立了大跨度、高边墙地下洞室群的三维计算模型。通过对比无支护与支护条件下的数值模拟结果,研究了支护对围岩应力、位移及塑性区分布的影响。结果表明,在开挖形成大跨度、高边墙的过程中,洞周围岩位移、应力值受影响显著,塑性区分布范围较大;施加支护后,洞周围岩变形减少了约23%,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。     

基于Mohr-Coulomb准则点安全系数的隧道围岩稳定分析

针对隧道围岩支护系统的稳定性、可靠性、安全性评价问题,基于Mohr-Coulomb准则,采用FLAC3D.自带Fish语言,编制了相应Mohr-Coulomb准则点安全系数程序,并结合实例评判围岩稳定性.结果表明,自编程序计算的安全系数小于1的区域与FLAC3D软件计算的塑性区分布范围基本吻合,验证了该法合理有效、简便、易被工程界所接受,并通过求解围岩稳定的安全系数建立评价指标,为锚杆和衬砌支护提供合理的支护参数.     

基于灰关联理论的围岩参数敏感性分析

针对围岩参数存在不确定性的问题,采用灰关联理论,分析了参数在一定范围内变化时对围岩稳定的影响,并以大渡河上某电站泄洪洞闸室为例,选取围岩体积模量、剪切模量、内摩擦角、粘聚力等为敏感性影响参数,确定点安全系数为评价指标,对开挖完成后洞室典型断面点安全系数的影响因素进行敏感性分析。结果表明,围岩参数变化对开挖后洞室断面的特征点安全系数影响程度由大到小依次为内摩擦角、粘聚力、剪切模量、体积模量。     

CCS水电站地下厂房施工过程中围岩稳定性分析

CCS水电站地下厂房由主厂房和主变室组成,为超大断面地下洞室,其开挖过程中围岩应力、变形等特征决定着地下厂房施工和运营过程中的安全性和可靠性。通过分析工程地质条件,选取#8机组剖面建立地质概化模型,采用有限元程序Phase 2建立数值分析模型,基于弹塑性本构关系对施工开挖和支护进行数值模拟,研究开挖过程中围岩变形场、应力场及塑性区的分布及变化特征。结果表明,洞室顶拱的变形和应力集中主要产生在当层开挖,后续开挖对其影响较小,围岩趋于稳定;主厂房、主变室洞周岩体均呈现出向岩体内延伸的塑性区,塑性区岩体的破坏以剪切破坏为主;锚杆和喷混凝土支护对围岩的变形影响较小,对围岩的应力集中、拉应力区和塑性区有一定程度的改善。该研究结论和方法为地下厂房的施工开挖和支护设计提供了参考。     

大型地下厂房围岩参数反演及位移监测分析

基于卸荷岩体力学分析方法建立了考虑岩体强、弱卸荷区地下洞室二维ADINA有限元模型,建立了BP神经网络模型,采用搜索算法确定了训练误差最小网络训练参数,将训练好的网络保存并用于仿真,利用工程监测的位移资料反演了岩体主要参数,参考卸荷岩体力学参数折减方法确定了卸荷区岩体参数,并将反演的参数代入有限元模型计算,计算位移值与监测位移值的对比结果表明,二者吻合较好,反演的参数可靠性较大.     

基于多目标可变模糊评价法的导流隧洞围岩稳定性分级研究

在分析隧洞围岩稳定性影响因素及各因素的重要性基础上,推导了基于可变模糊集理论的围岩稳定性级别划分的多目标可变模糊评价方法.以漫湾水电站#2导流隧洞围岩为例,先确定岩石质量指标、湿抗压强度、岩石完整性系数、结构面强度系数、地下水渗水量,再按现行规范要求将围岩划分五等级,取围岩样品标号1的指标特征值进行多目标可变模糊评价.计算结果表明,围岩稳定性等级为2～4级,与实际情况相符.与可拓扑评价方法相比,采用多目标可变模糊评价结果更为合理可信.     

基于免疫算法优化的GA-BP网络在围岩参数反分析中的应用

针对传统BP神经网络、遗传算法在反分析应用过程中存在的问题,将基于免疫算法优化的遗传算法与BP神经网络结合起来,构建了具有更快的收敛速度和更强的全局搜索性能的GA-BP网络,根据某抽水蓄能电站地下洞室的开挖和埋深特点,选取弹性模量和侧压力系数为待反演参数并设定取值范围,以设定的反演参数值和有限元计算得出的洞室理论位移为训练样本,利用GA-BP网络训练此样本,得到洞室位移值与洞室物理力学参数之间的关系,将实测位移值输入训练好的GA-BP网络中获得参数的反演值,通过反演值计算出不同监测断面的位移值,从而验证了GA-BP网络在参数反分析中应用的准确性。     

岩石力学参数对地下洞室群围岩变形的敏感性分析

岩石力学参数的不确定性是影响地下洞室群围岩稳定性分析的主要因素。以某水电站地下厂房为例,结合工程区域的地质条件,建立三维弹塑性有限元模型,通过单因素敏感性分析方法分析了岩石块体和断层的弹性模量、粘聚力、内摩擦角和泊松比对洞室开挖完成后典型机组断面关键点位移的敏感性。结果表明,顶拱处岩石块体内摩擦角为最敏感参数,其次为块体弹性模量;边墙区域岩石块体弹性模量、内摩擦角敏感性最大;而断层参数的敏感性均较小。因此对该工程进行参数选取时,需对岩石块体弹性模量和内摩擦角加以评估并进行精细化测定,提高数值模拟结果的可靠性。研究成果可为类似工程提供借鉴。     

大型导流隧洞衬砌结构与围岩稳定研究

导流隧洞广泛应用于工程建设中,钢筋混凝土衬砌支护也是目前导流隧洞的主要支护方式。采用非线性有限元分析方法,对某水电站导流隧洞洞身特征断面进行了计算,并引入了点点接触单元,对在内水作用下围岩和钢筋混凝土衬砌之间存在初始缝隙时的联合承载特性进行了分析;引入了接缝单元,对围岩与钢筋混凝土衬砌接触部分在外水作用下的工作特性进行模拟,分析了衬砌与围岩接触面强度对衬砌应力的影响,研究结果对其他导流隧洞衬砌结构设计和施工具有一定的指导意义。     

导流隧洞衬砌混凝土温度应力围岩变形模量敏感性分析

针对溪洛渡水电站导流洞衬砌混凝土工程,采用三维有限元法分析了围岩变形模量变化对温度应力影响的敏感性。实例表明,围岩变形模量是影响温度应力的重要因素,围岩变形模量大,早期拉应力略小,后期拉应力明显增大,温控防裂措施严格,为实际工程提供了参考依据。     

裂隙岩体渗透性参数的进化反演方法及其应用

提出了裂隙岩体渗透参数反演的进化方法，详细介绍了参数反演的步骤，应用该方法对某水电站工程左岸高边坡地区岩体渗透性参数作了反演，计算结果精度较好，与实际地质资料分析结论基本一致，表明进化反演方法应用在实际工程中是可行的。     

基于有限元下伏空区巷道围岩稳定性研究

基于ANSYS有限元分析,以下伏空区巷道作为研究对象,对巷道掘进施工前后巷道围岩的位移矢量云图和应力云图进行了数值模拟研究,并进一步研究了支护后巷道的剪力和弯矩。结果表明：在整个巷道掘进过程中,巷道和下伏空区之间的应力变化最为明显;下伏空区巷道的拱顶、拱腰和拱脚应力较大;巷道支护后其剪力和弯矩主要集中在左右拱腰偏拱底的部位。     

隧道围岩稳定性评价的改进熵权-属性识别模型

以石牌岭隧道围岩工程为例,参照国内外研究现状,选取6个主要影响因素作为评价指标,将岩体质量等级分为5级,采用Zscores标准对传统熵权加以修正并应用到模型中,保证了评价的客观性和准确性。通过构建隧道岩体质量评价属性决策矩阵,再由级别特征值来确定所属级别,进而对隧道围岩稳定性作出评价。该模型不仅能预测围岩等级,还能对同等级围岩的稳定性进行排序,通过与可拓法评价结果的比较分析,验证了该方法的合理性与优越性,为隧道围岩稳定性评价提供了新的思路。     

阻抗长廊式调压室围岩稳定与支护结构优化

阻抗长廊式调压室一般规模较大,其作为一种典型的水电站地下建筑物,受地质条件及人工开挖支护方式的影响很大。以黄金坪水电站调压室为例,利用FLAC3D软件对洞室开挖和支护过程中的围岩稳定性进行研究,根据应力和应变的变化情况,提出相应的支护方案并进行模拟分析。结果表明,所提方案合理,可为工程支护设计提供理论依据。     

基于各向异性本构模型的隧道围岩稳定性研究

在地下工程设计中普遍将岩体近似为各向同性体并不能反映裂隙组的分布对岩体各向异性的影响,为此将岩体视为由基岩和定向裂隙面构成的一种宏观复合材料,基于Drucker-Prager准则,在考虑结构面的几何特性和力学性质基础上建立岩体各向异性本构模型,据此模拟了某隧道开挖施工过程。结果表明,各向异性本构模型可较好地模拟隧道围岩各向异性及其破坏特征,与工程实际相符。