软岩引水隧洞围岩稳定性分析

为研究软岩区引水隧洞开挖变形规律，基于某软岩引水隧洞工程实例，对现场监测数据进行分析。结果表明：(1)受软弱岩层的影响，掌子面开挖6m以内，拱顶沉降值和周边位移值的变化最大，且拱顶位移沉降和周边位移与时间的关系符合指数函数关系；(2)软弱岩层隧洞开挖后，围岩自身很难迅速形成自稳定岩圈。当施加支护结构后，且支护结构与围岩形成支护拱圈时，位移才会有所收敛。在实际隧洞施工过程中，对于监测断面25m以内的位移监测要适当进行加密；(3)对于软岩区隧洞，因隧洞地层的工程性质较差，隧洞开挖后要及时进行支护。在实际施工过程中，要重视现场隧洞变形监测，发现问题及时处理。     

软岩隧道丢失变形规律模型试验研究

通过隧道开挖模型试验,研究不同应力条件下软岩隧道拱顶和拱腰的变形及丢失位移变化规律。拱顶和拱腰丢失的变形量随测点与掌子面距离的增加出现先增大后逐渐趋于稳定的趋势,拱顶比拱腰的变形量丢失状况严重。增加衬砌后可有效减小拱顶竖向沉降和拱腰横向变形的最终值,力学性质表现得更为稳定。随着地应力的升高,拱顶和拱腰丢失位移逐渐增加,丢失位移与地应力呈正相关关系。     

地下洞室群不同空间关系下的围岩应力场分析

为了研究不同空间关系下洞室开挖过程中围岩应力场变化规律,依据洞室群不同的相对截面,相对水平距离,相对深度,利用3D-Sigma软件设计了三组洞室群模型,每组模型包含3个模型,模拟了洞室开挖过程中围岩应力场变化状况。通过在拱顶、拱底、左右拱脚等区域设立应力监测点,详细分析了洞室开挖过程中围岩应力场空间上和时间上的变化规律———不同截面位置应力变化差异和开挖突变后随时间逐渐趋于稳定,并对洞室群围岩应力场出现的恶化效应和优化效应现象进行讨论。最后将模拟结果和实际水电工程的安全监测数据对比,验证模拟成果的有效性。     

引水隧洞围岩稳定性数值模拟分析

为研究水工隧洞挖后围岩稳定性问题,以某引水隧洞为工程案例,采用三维有限元分析软件Flac 3D对该隧洞进行数值模拟分析。模拟计算开挖过程中围岩的应力、应变的空间分布规律,并得到如下结果：（1）在自重应力作用下,围岩的竖向变形成层状分布;（2）随着埋深的增大,围岩的竖向变形相应地也就越大;（3）在隧洞上台阶开挖后,在隧洞的正上方的地面沉降量为12 mm,而在地表两侧地面的沉降量减小到1.15 mm;(4)在隧洞下台阶开挖后,隧洞两侧隧道的边墙部分竖向变形量收敛,隧洞拱顶与拱底处竖向位移的数值大小与分布规律均相同。     

深埋软岩隧洞施工过程动态数值模拟研究——以西藏某引水隧洞为例

以西藏某引水隧洞工程施工为例,采用通用软件FLAC3D对深埋软岩隧洞施工开挖过程中的围岩稳定性和锚固支护受力演化过程进行分析,揭示了塑性区、围岩变形和应力分布的总体规律。通过对该引水隧洞施工开挖和锚固支护的模拟计算,论证了隧洞开挖的稳定性以及锚杆、喷混凝土、钢拱架的支护作用,并提出洞室结构锚固支护合理时机宜为滞后掌子面一个施工进尺。对同类深埋软岩隧洞工程具有一定借鉴意义。     

高地应力环境下引水隧洞软弱围岩稳定性分析

以实际深埋软岩引水隧洞施工为背景,在对导致大变形的围岩压力性质认识和力学行为分析的基础上,结合室内实验、数值模拟手段、施工变形监测数据和围岩—衬砌接触压力现场试验,研究了隧洞开挖后洞周位移分布特征、围岩变形和支护受力随时间发展规律。研究结论表明:(1)大主应力方向为垂直方向的高地应力环境中,隧洞软岩大变形以挤压型变形为主;(2)开挖面和二衬对约束隧洞空间位移分布具有重要作用;(3)软弱围岩变形发展和支护受力具有明显的流变特性和时间效应,及时施加二衬能有效限制流变变形的发展。在研究基础上提出了一些施工中有益于控制围岩稳定性的建议。     

基于FLAC3D的深埋隧道围岩-支护相互作用研究

基于陕西宝汉高速公路石门隧道实际工程,通过FLAC3D建立数值模型进行计算,对考虑蠕变作用的深埋软岩隧道围岩-支护结构相互作用规律以及埋深条件的影响开展研究,得到结论如下：随着蠕变的发展,隧道衬砌变形整体呈现出竖向沉降变形及逐渐被压扁的趋势,衬砌拱顶和拱底的位移更为显著;最小主应力极大值出现在拱腰内侧,随着蠕变时间延长,衬砌的最小主应力极大值逐渐增大,即衬砌的拱腰位置的压应力较大;最大主应力极值分布于拱顶和拱底位置,随蠕变的发展变化不大;随着埋深的增大,竖向变形达到稳定变形阶段后的变化率逐渐增大,同时衬砌的最小主应力极值也逐渐增加,引起衬砌结构上的压应力值增大。     

不同开挖方式下高地温引水隧洞围岩瞬态温度-应力耦合分析

为研究高地温引水隧洞围岩在温度-应力耦合作用下的瞬态应力分布特性,以新疆某高地温引水隧洞为依托,基于Mohr-Coulomb本构模型,采用有限元法分别对全断面开挖方式和分层开挖方式下的高地温引水隧洞围岩瞬态温度-应力耦合场进行模拟分析。结果表明,不同开挖方式下围岩塑性区不同,全断面开挖方式下围岩塑性区范围约为分层开挖条件下的2倍;隧洞开挖后随着时间的推移,围岩腰拱处压应力逐渐减小,高压应力区自洞壁逐渐向深处移动,围岩压应力最大值位于腰拱0. 4 m深度处;全断面开挖围岩最小主应力比分层开挖小18%。     

大断面蚀变软岩引水隧洞施工方案适宜性研究

以甘孜硬梁包水电站超长引水隧洞工程为依托,采用三维FLAC3D数值模拟,对不同施工方法进行了对比分析,验证开挖方法的合理性。研究发现蚀变岩隧洞上半洞开挖,以拱顶沉降为主,建议加强拱顶沉降监测。塑性区最大深度在拱肩位置,成为失稳的关键部位,需确保拱肩锚杆的施工质量。根据数值模拟计算结果显示,预留核心土法塑性区厚度6 m,最大变形为55 mm,台阶法开挖塑性区厚度15 m,最大变形为102 mm。因此确定预留核心土法为合理的施工方法。     

绿泥石片岩隧洞大变形特征及控制措施——以滇中引水工程香炉山隧洞为例

为进一步掌握深埋软岩隧洞开挖过程中大变形规律,依托在建滇中引水工程香炉山隧洞绿泥石片岩段,运用有限差分软件FLAC^3D,对比分析软岩隧洞更为适用的本构模型;并采用预留核心土台阶开挖法(工况1)、单侧壁导坑法(工况2)和中隔壁开挖法(工况3)对大变形的控制效果进行对比分析。结果表明:采用Hoek-Brown(H-B)应变软化模型得到拱顶最大沉降大于理想弹塑性模型的计算结果,与实际沉降误差为9.3%;工况1及工况3对拱顶沉降的控制相较于工况2减少了20%左右,工况3对拱腰及拱墙的收敛变形相较于工况1和工况2得到明显控制。从大变形控制效果和塑性区分布来看,采用中隔壁开挖法可有效减小隧洞绿泥石片岩段的变形。