基于FLAC~(3D)的岩脉条件下地下洞室间距及围岩稳定分析

目前对于存在岩脉情况下的地下洞室间距和围岩稳定的研究较少,通过采用FLAC~(3D)有限差分的数值分析方法,对岩脉条件下的抽水蓄能电站地下洞室间距问题进行研究分析.以惠州抽水蓄能电站为例,对比分析了地下厂房围岩在不同设计方案下的应力、位移以及塑性区的分布特征,结果显示,在岩脉部位出现了应力集中、位移较大及塑性区增大的现象,根据结果确定了主厂房与主变洞的合理间距.并分析了该间距在锚杆支护条件下的围岩稳定性,总结得出了岩脉在地下洞室间距的确定过程中的影响特征及其对围岩稳定的影响,对与此相类似的工程起到一定的参考和指导作用.     

基于FLAC~(3D)的某水电站大型地下洞室群开挖及锚固效应数值分析

根据地下洞室开挖和锚固施工方法,采用FLAC3D数值分析程序,对某大型水电站地下厂房复杂洞室群开挖过程进行了动态模拟,分析了在有、无支护条件下洞室周边围岩二次应力场、位移及破坏区分布规律和变化特征,说明采用隐含断层复合单元模拟断层、cable结构单元模拟锚杆、薄层实体单元模拟喷层能较合理反映地下洞室分期开挖实际力学作用机理.计算结果表明,该洞室群在洞室布局、开挖顺序和支护参数等方面是合理的,认为在局部加强支护的条件下,洞室的整体稳定可以得到保证.     

地下洞室围岩物性参数识别的小参数方法

根据小参数展开理论,提出了一种识别层状地层中地下洞室围岩物性参数的方法,为利用测量位移获得围岩体的力学参数提供了一种可行的数值算法。     

某水电站地下洞室交叉口应力型坍塌破坏分析

应用FLAC3D与3DEC数值分析软件对某水电站地下洞室交叉口的坍塌破坏过程进行数值模拟,分析其产生坍塌破坏的原因及其影响因素.结果表明,该类型的破坏由高地应力和结构面共同作用引起,并且具有时效性,针对该类型的破坏应着重强调施工过程中支护措施的及时性和系统性,否则易在破坏区域由于破坏具有的时效性等因素而引起二次应力破坏.     

大型地下洞室开挖数值模拟分析

以某水电站调压井大型地下洞室群施工为例,通过典型断面关键点位移、小主应力及安全系数随开挖步的变化,分析了开挖对大型地下洞室群围岩稳定造成的影响．数值计算表明,开挖过程中,围岩整体稳定性较好,但是围岩位移、小主应力随开挖步的不断递进而持续增大,关键点安全系数持续减小,最大位移与最大拉应力均位于调压井下部,分别为10．57mm及1．10MPa,局部关键点最小安全系数不满足规范要求,所以洞室开挖后需及时支护．计算表明,当二次衬砌高程大于关键点所处高程,该点安全系数明显增大,满足规范要求,且通过支护方案比选,调压井混凝土浇筑至625．5111高程是该工程最经济合理支护方案．     

大型地下洞室围岩稳定性数值模拟分析

结合泰安抽水蓄能电站的工程建设实际,在现场地质调查和场区地勘资料分析的基础上,深入分析了工程区的地质力学环境条件,建立了能够反映研究区地貌、岩体结构和地应力环境条件的力学模型.以地应力实测结果为参照依据,采用线性有限元法反演分析了初始地应力场,采用非线性有限元方法模拟了地下厂房等主要洞室开挖施工与支护过程中的围岩应力和稳定性状况,全面论证了大型地下洞室开挖方案的可行性,揭示了大型地下洞室不同开挖阶段应力的集中部位和围岩的潜在破坏部位.     

地下洞室施工期围岩力学参数反演与力学响应超前预测自动化系统开发

基于施工期实测资料对具有“未确知性”的围岩力学参数进行反演,并在此基础上采用反演所得参数对后续施工阶段的围岩力学状态与支护结构工作性态进行超前预测,进而依据预测成果对预先确定的设计与施工方案进行反馈设计是地下洞室信息化设计与施工中的关键技术环节。其中,参数反演的快速化,以及数值建模、参数反演与超前预测的自动化在很大程度上制约着上述技术的实际应用。鉴于此,首次提出将寻优效率更高的异步粒子群优化算法（APSO算法）应用于围岩力学参数反演;在此基础上,构建了地下洞室施工期围岩力学参数优化反演模型;进而,提出文件分块与信息分组及顺序编码技术,并据此实现了有限元正演分析数据文件的参数化自动生成与更新;在上述基础上,给出了地下洞室施工期围岩力学参数反演与超前预测的实现流程,并完成了一整套系统程序的编制,开发了数值建模、参数反演与超前预测的自动化系统。算例分析表明,所开发的系统可实现地下洞室施工期围岩力学参数反演与超前预测的自动化,并可在一定程上解决数值分析模型日益精细化需求与反演效率不高之间的矛盾,可直接服务于现阶段我国大规模建设的各类岩体地下洞室工程。     

地下洞室不同开挖方案的对比分析

为了研究底板保护层的实际效果,采用数值计算软件FLAC3D对预留和取消底板保护层两种方案进行了对比分析,结果表明:取消底板保护层时,底板的位移和塑性区深度、拱顶和边墙的变形都小于预留底板保护层的开挖方案;对改变洞室第三层和第四层开挖深度的不同方案进行了对比分析,结果表明:第四层的深度越大,开挖完成后底板的位移和洞室边墙的变形越小。通过对比分析可知,取消底板保护层的方案较好,并且底板上部预留的开挖深度越大越好。     

改进的GSI系统在洞室围岩力学参数识别中的应用

针对传统GSI系统未考虑岩体中结构面产状对工程岩体参数的影响这一问题,结合国内相关工程岩体规范和句容抽水蓄能电站工程二号平硐,根据结构面与洞轴线的空间关系,确定其对结构面条件参数SCR的影响系数,改进了SCR的统计方法,确定围岩的等效物理力学参数。研究表明：改进之后的GSI体系求解围岩的等效弹性模量和粘聚力分别减小了约22.3%和8.3%的误差。     

复杂地下洞室围岩开挖扰动空间效应参数化研究

复杂地下洞室围岩开挖扰动区的形成和发展具有明显的空间效应。岩体开挖扰动损伤总体上表现为岩体变形模量的劣化。考虑到基于厚壁圆筒弹性力学分析的弹性模量压力和半径相关模型的应用局限性,提出开挖扰动区岩体变形模量的半径-位移相关模型,并对模型的多洞室适用性和参数敏感性进行了分析。该模型实质上是一个参数场模型,通过变形模量劣化参数场分布量化揭示开挖扰动的空间效应。以瀑布沟水电站大型地下厂房洞室群工程为例,基于位移监测信息,应用半径-位移相关模型对主厂房围岩开挖扰动的空间效应及围岩稳定性进行了参数化分析。围岩变形模量劣化参数场沿厂房轴线具有明显的空间不均匀性,沿深度方向呈现指数函数分布特征。结果表明:该模型为开挖扰动区岩体变形模量参数的确定提供了合理的数值计算方法;通过岩体变形模量半径-位移相关模型参数化分析开挖扰动的空间效应,对于地下洞室施工期快速监测反馈和围岩安全稳定性评判以及支护优化设计具有显著的工程适用性。     

某大型地下洞室施工仿真反演分析

采用两步反演分析的方法，得到反映围岩综合性状的弹性模量E、水平地应力P和粘性参数η的值，通过仿真分析验算反演参数的合理性并对围岩性状和支护结构予以评价。结果表明，文中所用方法对大型洞室施工期的稳定性状可做出及时、准确的判断，具有较好的适用性。     

地下洞室开挖的并行计算

介绍了有限元分析的力学理论,提出开挖释放荷载的计算方法和模拟思路。基于Krylov子空间迭代法和预条件技术,采用基于区域分解思想的粗粒度并行策略开发了地下洞室群开挖模拟的并行有限元程序。最后,用算例说明并行计算的高效性。     

盾构开挖对地下管线影响的数值模拟分析

利用FLAC^3D模拟了盾构隧道开挖对管线的影响。模拟过程中考虑了隧道应力逐步释放,然后逐步施作衬砌,并考虑盾构机的推进力。充分考虑了盾构开挖对不同管径,不同埋深的地下管线位移的影响。模拟了双圆隧道施工对地下管线的影响,对比了单孔盾构开挖于双圆盾构开挖对管线作用的机理的不同。分析了两种双隧道开挖对地下管线的影响。结果表明,管线与隧道相对位置以及管线自身的刚度、管径等不同,将对其变形产生较明显的影响,得出的规律为今后类似工程施工提供依据。     

FLAC3D在土体固结模拟中的应用

随着我国基本建设的发展，兴建公路、铁路、水利、 机场以及码头等项目日益增多，对地基沉降估算的要 求也不断提高.目前，在许多情况下已能够预估出误差 不超过10%一20%的最终沉降，但是预估固结沉降与固 结时间关系的准确度却仍然很低，计算方法有待改善. 为探索新的研究此种     

基于NESSUS与ANSYS的地下洞室可靠度分析

提出了基于结构可靠度分析软件NESSUS和有限元分析软件ANSYS的岩土工程可靠度分析方法.首先简要介绍了NESSUS软件的基本功能,其次给出了采用NESSUS和ANSYS软件进行可靠度分析的具体计算步骤,最后以地下洞室变形可靠度问题为例证明了该方法的有效性.结果表明:NESSUS软件和ANSYS软件有机结合能够有效地分析岩土工程可靠度问题,尤其适用于需要采用有限元分析的复杂岩土结构物可靠度.该方法可靠度分析与确定性有限元分析过程互不耦合,不需要修改确定性有限元分析代码,可以方便地调用现有有限元计算程序,从而为解决复杂岩土工程可靠度问题提供了一条有效的途径.敏感性分析结果表明弹性模量对洞室变形可靠度影响最大,容重次之,粘聚力和内摩擦角影响可以忽略不计.弹性模量变异性对洞室变形可靠度影响非常显著,相比之下,容重变异性对洞室变形失效概率影响较小.     

基于开挖损伤效应的岩体力学参数位移反分析

由于应力重分布和开挖扰动等因素,对于地下洞室开挖面附近的岩体,其力学特性会有一定程度的劣化,称之为岩体力学参数的开挖损伤效应、本文结合正交试验设计、粒子群优化算法、支持向量机模型等原理,建立了考虑开挖损伤效应的LSSVM-PSO反分析模型;以某水电站地下厂房为例,针对现场变形监测成果进行了位移反演分析,得到了损伤区范围...     

高地应力条件下大型地下洞室群施工期围岩稳定特征研究

地应力水平高、岩体强度低是锦屏一级水电站地下厂房的主要特征,地下厂房施工期的围岩稳定问题十分突出。结合工程地质力学方法和三维有限元手段,对锦屏一级地下厂房施工过程进行了数值模拟,研究了地下厂房施工期围岩的应力变形规律、稳定性特征及围岩稳定主要影响因素。计算结果表明：围岩的应力变形、稳定状态受到断层、洞室布置及开挖支护程序的影响明显。围岩的应力随着开挖的不断进行而增大,最大应力出现的部位也在不断变化。随着开挖的进行,围岩的变形不断在增大,尤其是边墙的变形。在洞室交叉及断层出露部位,围岩的变形较大,塑性区基本贯通,应加强支护。     

岩土体水平孑L内力学参数检测装置及检测理论

为了能在隧道掌子面或基坑侧壁上直接进行岩土体力学参数的测量,提出了一种在岩土体内沿水平方向钻孔测量其力学参数的原位测试方法,研制了其配套装置,从而避免从地面打孔进行土体力学参数测量的繁琐工序,并对该装置的设计思想和使用方法做了明确具体的介绍。针对该装置的不等压扩孔问题,采用弹性力学的方法给出了该装置测量岩土体力学参数的解析理论依据,并利用数值方法对解析理论做了验证。采用数值模拟方法研究了弹性模型、摩尔一库仑模型下多组参数的检测结果。结果表明：该装置的弹性解析理论在较大粘聚力、内摩擦角的岩土体中的检测结果是准确的。该装置可以随理论研究的不断加深而得到广泛的应用。     

基于TBA法的地下厂房围岩力学参数位移反分析

讨论了TBA反分析法的原理,结合某水电站地下洞室工程中地下厂房的开挖过程,建立了模拟动态施工的有限元模型,运用TBA法对地下厂房的围岩力学参数进行了反演计算,运用遗传算法进行了数值验证,有效地确定了岩体的弹性模量.结果表明,增量位移与实测值吻合较好.