基于车辆震动荷载对隧道开挖施工的影响

以西南某浅埋隧道下穿施工便道工程为依托,采用数值模拟软件对分步开挖引起围岩体的应力应变进行分析,对支护形式进行优化设计。在车辆振动荷载效应理论的基础上,利用FLAC3D有限差分软件的非线性动力分析功能,考虑车辆振动荷载对隧道下穿过程的影响。研究结果表明:上台阶开挖后,拱顶沉降量过大,需进行超前支护;车辆振动荷载可使岩土体沉降量增加3mm,其力学响应随深度呈现规律变化;由于偏压作用,地表沉降曲线呈左右不对称分布。     

隧洞围岩稳定性及支护时机分析

通过荷载释放法计算确定某水电站尾水隧洞的最佳支护时机,并依据该最佳支护时机分析毛洞开挖和采用拟定支护措施下围岩整体稳定情况。结果表明,洞室开挖过程中洞周应力释放,围岩应力重分布;随着围岩荷载释放率的增加,洞室最大变形量也有所增加,围岩应力释放率达到70%时,测点变形增量显著增加,此时为该深埋隧洞的最佳支护时机;相较于裸洞开挖,施加喷锚支护能改善隧洞整体应力变形和塑性区的发展,同时又可很好地控制支护成本。     

隧洞开挖过程中锚固支护施加时与掌子面距离的确定

基于三维弹塑性损伤有限元分析软件,建立了某引水隧洞工程的三维有限元模型,首先确定了施加锚固支护时的开挖荷载释放率;然后分别研究了随开挖荷载释放率增大和掌子面推进时围岩的变形规律,并基于开挖荷载释放率与位移释放率之间的关系及位移释放率与监测断面至掌子面距离之间的关系,建立了开挖荷载释放率与监测断面至掌子面距离的关系,确定了以施加支护时与掌子面的距离为参数的锚固支护时机。     

长河坝水电站高边坡开挖扰动及支护效应研究

通过对开挖、支护等施工过程的详尽数值模拟,深入分析了长河坝水电站左坝肩边坡的开挖扰动特征及支护效应,得出该岩石高边坡岩体变形、应力及塑性屈服区的开挖扰动及支护效应,并和监测成果相对比,进一步验证所得结论的合理性。采用分步开挖并逐级锚固支护的方案对边坡的加固作用明显。锚固支护除了可以约束岩体的变形,还可以降低边坡岩体的卸荷强度。对类似的西南岩质高边坡开挖支护提出了若干建议。     

船行二站基坑开挖支护设计及有限元数值模拟研究

基坑的开挖和支护是当前水利工程安全施工中的重要问题.该研究以江苏省宿迁市船行二站拆建工程深基坑开挖工程为研究对象,采用每2m一层的开挖步长,南北侧设置钻孔灌注桩加一道锚索张拉,同时采用施打钢板桩的支护方案,利用有限元软件对其开挖和支护进行模拟.模拟结果表明,在基坑的开挖过程中,基坑开挖面由于上部荷载的释放会产生地面反弹...     

大型洞室分层开挖围岩位移释放率与支护效用探讨

针对大型洞室从上往下分层开挖和每一层从一端到另一端沿水平方向分步开挖的空间开挖特点,基于应力反转法研究了大型洞室分层分步开挖过程中不同部位围岩位移释放规律,基于摩尔应力圆法提出了围岩支护效用的定量评价方法.工程实例研究表明,大型洞室顶拱和边墙不同部位围岩在当前层开挖前、开挖过程中和开挖后的位移释放率都不一样;开挖过程中围岩屈服区体积演化是一个与应力释放系数相关的非线性变化过程;不同位移释放率条件下,支护系统对提高围岩强度的作用效用可通过支护前后围岩摩尔应力圆到强度特征曲线的距离来定量表述.     

齐热哈塔尔水电站大深埋长隧洞关键技术难题及对策

齐热哈塔尔水电站工程发电引水隧洞存在隧洞长、埋深大、高地应力、岩爆和高地温等复杂工程地质问题,因此,对隧洞围岩稳定、施工期安全、隧洞支护荷载和衬砌型式等的研究至关重要。通过采用现场围岩变形和地应力释放测试、数值模拟反演分析和衬砌时机试验研究等方法,分析了深埋长隧洞高地应力与岩爆的产生机理、岩爆特征和破坏形式,以及高地温的成因,研究了高地应力、岩爆和高地温对施工、衬砌荷载和衬砌型式的影响。针对上述问题对策如下:对于高地应力围岩洞段,开挖完成后,初期支护采取时间滞后的方式消减高地应力;对于岩爆洞段,采取主动预防措施和强施工支护,确保施工安全,将岩爆发生的可能性及岩爆的危害降到最低;对高地温洞段开挖采取通风、在掌子面和风带口放置冰块、对掌子面和附近岩体喷水等降温措施,而且完善和优化了隧洞一次支护和二次衬砌设计。这些措施保证了引水隧洞的施工和运行安全,对类似地质条件的隧洞工程设计和施工具参考价值。     

石门坎水电站导流洞开挖支护过程模拟分析

导流洞的开挖支护过程模拟是一个三维空间问题.采用国际先进的PLAXIS程序,将模拟分析结果与导流洞实际开挖支护情况进行对比,更好地把握导流洞施工过程中围岩应力分布及变形规律,以期更好地指导地下洞室工程的开挖和支护.     

Phase2在导流隧洞初期支护数值分析中的应用

不同地质条件下,导流隧洞开挖后的初期支护对减少围岩受施工扰动产生的应力释放,限制围岩变形,确保洞内施工安全有重要意义,采用Phase2模拟了导流隧洞开挖及初期次支护过程,分析了不同地质条件下(Ⅲ、Ⅳ、V类围岩)的围岩应力及隧洞初期支护结构的稳定性,可为验证设计的初期支护措施提供依据。     

大岗山水电站左岸缆机平台边坡稳定分析

大岗山水电站坝区边坡具有高地应力、高地震烈度、卸荷风化强烈的显著特点。为确保缆机平台边坡安全,采用二维弹塑性有限元方法模拟左岸缆机平台PLIII-PLIII剖面边坡开挖施工过程,对开挖过程中的应力变形特征及稳定性进行计算分析,研究边坡在逐层开挖逐层支护过程中的应力变形演化规律、预应力锚索对边坡的加固支护效果以及对边坡稳定性的影响。计算结果表明,在预应力锚索的及时加固下,边坡均处于稳定状态。     

锦屏水电站缆机平台高陡边坡开挖支护数值模拟

以锦屏水电站缆机平台高陡边坡为例,采用有限元法对其分级开挖支护过程进行数值模拟计算,分析不同的单级开挖高度、岩体强度参数和支护时间对高陡边坡变形和稳定性的影响。结果表明边坡的变形、安全系数受岩体强度参数影响较大;较好岩体条件下,单级开挖高度和支护时间对边坡的变形、安全系数影响很小,较差岩体条件下,单级开挖高度和支护时间对边坡的变形、安全系数影响显著,且单级开挖高度越大,支护的作用效果越明显。研究成果可为实际高陡岩石边坡工程开挖支护方案优化和施工提供参考。     

引汉济渭工程秦岭隧洞围岩稳定性有限元分析

对引汉济渭工程秦岭引水隧洞开挖的初期支护施工过程围岩结构的塑性变形分布规律进行分析研究,结合计算结果,为初期支护过程围岩的稳定性提供分析依据,以便对现场施工提供合理化建议。采用非线性弹塑性有限元法,依据地下结构设计理论及岩石的Drucker-Prager屈服准则,考虑围岩和初期支护衬砌结构的整体性,对秦岭引水隧洞的Ⅲ、Ⅳ类围岩开挖和初期支护结构的施工过程进行了模拟,计算了开挖施工过程三种不同工况下围岩顶拱及侧向的塑性变形。结果表明:秦岭隧洞初期支护施工过程的三种工况下围岩结构的塑性变形主要集中在顶拱120°范围内及两侧边墙,隧洞围岩结构整体处于安全状态。     

破碎岩体隧道塌方预测及台阶工法调整技术研究

塌方是破碎岩体隧道较易发生的工程事故,主要发生在掌子面和未支护段,塌方预测及工法适时调整是避免事故发生的有效途径。依托某塌方隧道工程,提出塌方预测及台阶工法调整流程:首先对未支护段进行塌方预测,采用拱顶岩体稳定理论评估上台阶高度,确定极限矢跨比,并采用数值计算进行验证,选择合理的台阶数目;其次对掌子面稳定性进行评估,基于地质素描对掌子面稳定性进行塌方初判,采用数值计算对掌子面稳定性进行二次评估。鉴于核心土对掌子面稳定的重要作用,对台阶施工预留核心土工法的必要性也进行了分析。最终提出了基于拱顶岩体稳定理论的塌方预测和上台阶极限矢跨比计算方法,以及基于地质素描与数值计算的掌子面稳定性分析方法,相关研究思路可为类似工程提供借鉴和参考。     

大型地下硐室群施工期围岩应力变形及稳定分析

猴子岩水电站地下厂房硐室群工程地质条件复杂,岩体节理裂隙发育、受多条断层和挤压破碎带影响,加之布置于中-高地应力区域,施工过程中硐室围岩的变形和破坏较为明显,为确保工程施工安全,须对整个硐室群施工期的应力变形及稳定进行分析。结合相关设计参数和开挖支护实施方案,建立了猴子岩地下厂房硐室群的三维有限差分计算模型,并对其地应力场分布进行了反演,在此基础上对硐室群整个施工过程进行了全程模拟。计算结果表明:随着硐室开挖临空面的扩大,上下游边墙应力松弛现象较为明显,在断层出露带、机坑隔墙底部出现了不同程度的应力集中;开挖过程中围岩位移逐渐增大,在硐室连接处出现了大变形。设计支护方案实施后可以较好地限制围岩变形,减小塑性区面积,工程实践说明该方案较为合理。     

地下洞室施工开挖的三维弹塑性数值模拟分析

采用三维弹塑性有限元法对某水电站地下厂房主洞室施工开挖过程进行数值模拟计算。通过分析地下洞室开挖过程中围岩和岩锚吊车梁的变形状态、应力状态、屈服区分布以及整体稳定性。得到应力及变形的发展规律以及屈服区出现的部位,指出在设计、施工中的注意事项,为工程设计和施工决策提供理论参考依据。     

公路隧道断层破碎带围岩变形规律数值模拟

为研究断层破碎带隧道施工围岩变形规律,采用数值模拟方法分别考查了台阶法、预留核心土法和三台阶法施工时围岩变形及地表沉降情况。结果表明:断层破碎带隧道施工围岩变形量随着荷载步增加趋于稳定,台阶法造成的拱顶沉降值较大,三台阶法和预留核心土法能较好的控制隧道拱顶沉降;隧道周边收敛值也随荷载步增加逐渐稳定,台阶法周边收敛值最大、三台阶法周边收敛值最小;地表沉降随荷载步增加逐渐达到稳定,台阶法施工造成的地表沉降最明显,三台阶法次之,预留核心土法地表沉降控制效果最好;预留核心土法隧道上方横向形成明显的沉降槽,随着荷载步增加沉降槽趋于明显,最终达到稳定。     

文登抽水蓄能电站地下厂房施工期围岩变形机理分析

文登抽水蓄能电站地下厂房岩性较好,但地应力场相比同等埋深下其它工程偏高,且主厂房有断层穿过。为更好地分析地下厂房施工期围岩稳定性,依据文登抽水蓄能电站地下厂房施工期地质情况、物探成果、安全监测数据和数值分析成果,对施工期围岩变形机理进行了分析。成果表明,地下厂房开挖扰动使围岩出现松弛,松弛深度在1．4ｍ以内;地下厂房总体变形不大,支护体系受力也在正常范围内,较大变形和支护受力区域主要受局部不良岩体结构和较强的开挖卸荷扰动影响所致;受较高岩体质量和地应力场条件影响,厂房开挖后围岩松弛圈内易出现平行于边墙的卸荷性裂隙,使得围岩中局部可能会出现相对较大的变形和较高的支护受力。     

软基底板外伸式涵洞衬砌结构有限元分析

本文采用填筑土体应力应变非线性双曲线模型，提出模拟涵洞施工分层填筑加载过程及填筑土体与衬砌结构联合作用的有限元分析方法，得出软基底板外伸式大型涵洞衬砌结构内力及衬砌周边填筑土体压力，开挖基面上边荷载的分布规律。计算成果已为实际工程设计采用。     

杨房沟水电站地下洞室关键岩石力学问题及工程对策研究

杨房沟水电站地下洞室群规模宏大、地质条件复杂,施工期围岩稳定问题突出。为解决洞室开挖过程中普遍揭露的脆性岩体高应力破坏、缓倾结构面导致的顶拱变形破坏、喷层开裂脱落等岩石力学问题,结合施工地质、监测成果和数值模拟开展动态反馈分析,对洞群围岩稳定性进行了系统地分析和预测。结果表明,在洞室群开挖过程中,上游侧拱肩位置存在应力集中,是导致脆性硬岩发生片帮破坏的主要原因,而及时、有效的系统支护对抑制围岩应力型破坏至关重要;缓倾结构面对顶拱围岩变形与稳定起着控制性作用,主要表现为断层下盘岩体坍塌破坏和深层变形问题;在中高地应力条件下,受不利地质构造和施工质量等因素控制,洞室顶拱混凝土喷层容易发生开裂、脱落问题。通过开展施工期围岩监测反馈分析,不仅能够解释围岩变形破坏机制,而且能够为支护设计优化和信息化施工提供科学依据。     

糯扎渡水电站大直径尾水隧洞穿越断层施工技术

糯扎渡水电站尾水隧洞位于厂区地质最差的地区,岩体蚀变严重,高岭土化、泥化强烈。针对断层和影响带的地质特性以及尾水隧洞开挖断面直径大的特点,开挖施工中合理划分了开挖分层,采取了超前支护、钢支撑、锚杆和锚筋桩、喷钢纤维混凝土等综合支护手段,重视监测工作,成功穿越了F3断层,且施工过程中未发生任何塌方事故。施工完成后的监测结果显示,尾水洞变形主要发生在开挖初期,支护完成后,围岩变形逐步稳定。