引水隧洞软岩变形破坏特征分析及支护方案

以某引水隧洞工程初期支护被破坏为背景,探索围岩支护措施,以确保洞室围岩的稳定和施工安全。通过现场地质勘测资料、初期支护破坏现象以及围岩变形监测结果,分析软岩变形破坏特征,以改变支护结构、施工工艺以及支护时间制定新的支护方案。经后期监测结果显示,该方案下围岩的最大水平累计收敛位移为22.14mm,仅为初期变形量的7.6%,说明二次支护方案在设计上合理、技术上可行,为后续的安全施工积累了宝贵经验。     

高地应力条件下输水隧洞断面选型及支护设计

在高地应力条件下选择合理的隧洞断面型式以及支护结构,对保证施工期围岩稳定及隧洞长期运行安全具有重要意义。针对滇中引水工程高地应力洞段,通过对比分析不同断面型式下隧洞围岩应力、变形及塑性区分布规律及量值大小,确定了隧洞断面型式为马蹄型,有利于隧洞围岩受力及结构稳定。在综合分析隧洞围岩的应力变形情况及塑性区深度的基础上,结合工程类比法确定了隧洞施工过程的临时支护措施及永久衬砌方案。通过对比支护前后隧洞围岩的变形数值及塑性区分布范围发现:临时支护措施能够有效的控制围岩的变形及减小围岩的塑性破坏范围,经永久衬砌后的隧洞围岩处于稳定状态,无明显的塑性破坏产生。     

隧洞典型断面围岩稳定性数值模拟研究与支护设计效果分析

隧洞开挖过程中,由于开挖卸荷及扰动的影响围岩出现大变形、局部塌方等工程地质灾害,严重威胁到施工安全及进度.本研究依托杨房沟水电站引水隧洞工程,选取了典型断面,开展了数值分析研究,获得了应力场、变形场和塑性区分布特征.通过有限元数值模拟方法,对不同类型围岩区隧洞开挖后围岩稳定性特征以及初期支护效果进行分析,为优化支护设计...     

大变形隧洞不同支护方案支护效果的对比分析

为了探索在煤炭行业大变形巷道中使用的一种让压支护方案在大洞径永久运行隧洞中的支护效果和应用价值,以锦屏二级水电站输水隧洞为典型算例,采用数值模拟的方法对强支护、分层支护、让压支护进行对比分析。分析结果显示让压支护可有效释放围岩变形并控制塑性区发展规模,使围岩的应力、支护体受力状态得到有效改善,支护体安全系数有效提高。该支护结构同时具有强支护控制塑性区规模、分层支护释放围岩变形和压力的优点,是目前较为理想的大变形隧洞支护方案。     

RocSupport在隧洞初期支护数值分析中的应用

不同地质条件下，泄洪输水放空隧洞开挖后的初期支护对减少围岩变形，保障施工安全有重要意义。采用RocSupport模拟了泄洪输水放空隧洞开挖及初期次支护过程，分析了不同地质条件下(Ⅳ、V类围岩)的围岩稳定性，得出V类围岩收敛变形效率较快，应及时支护并考虑预留变形量，为设计成果进行数值校核，确保初期支护措施的可靠性。     

复杂地质条件下大型地下洞室群围岩稳定性研究

断层等软弱地质结构面是控制地下洞室群围岩稳定的主要因素。以某水电站大型地下厂房为例,采用三维非线性有限元法分析了地下洞室群的围岩稳定,建立了考虑优势断层结构面的地下洞室群三维有限元模型,对比分析了有、无支护方案下洞周围岩位移场、应力场及塑性区分布。结果表明,洞周围岩变形受断层影响显著,断层贯穿部位多发生应力突变,断层出露部位塑性区分布范围较大;施加支护方案后,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。     

复杂地质条件下地下硐室群开挖支护的效果评价

以某拟建抽水蓄能电站地下厂房硐室群为例,考虑含有断层及岩脉的复杂地质条件,采用三维数值方法计算硐室群开挖过程及喷锚支护过程围岩受力特性,进而评价喷锚支护的实施效果.研究结果表明:厂房硐室开挖完成后,硐室与断层及岩脉夹层交叉部位的围岩变形发生突变,在支护措施完成后,位移量减小;断层及岩脉夹层与硐室拱座部位、硐室边墙与底板的交汇处等局部位置出现明显的应力集中,支护措施的实施改变了局部围岩应力场的分布,使得局部围岩压应力增大,拉应力减小;毛洞和支护完成后的硐室围岩塑性区分布规律及部位基本相同,硐室围岩塑性区分布范围随支护强度的增加而减少,支护措施的实施有效地降低了硐室围岩塑性区;从围岩变形量、特征应力及塑性区分布等综合判断,该地下厂房硐室支护效果明显,能够使围岩稳定性提高.     

隧道软弱围岩施工初期支护变形处理

初期支护,是隧道稳定的主要承载结构,也是密贴于围岩的柔性结构与控制围岩变形松弛的主要支护手段。在实际隧道施工期间,由于地质、设计和天气等因素的影响,会导致初期支护变形,甚至开裂和脱落,使得初期支护断面进入二衬,影响施工效率。文中主要分析隧道软弱围岩施工初期支护变形的原因,并提出几点解决对策,以此为相关从业者提供参考借鉴。     

丽香铁路中义隧道高地应力软岩大变形控制技术

在丽香铁路中义隧道围岩及初期支护变形、破坏特点归纳总结的基础上，结合隧道的区域地质条件，分析了围岩大变形的形成机制。研究表明:丽香铁路中义隧道围岩及初期支护变形、破坏特点是由隧址区地应力最大主应力为水平方向且与隧道轴线接近垂直的特点决定的；围岩大变形主要是由于隧址区强烈的地质构造使围岩完整性遭受严重破坏，围岩破碎，地层赋存较高的构造残余应力引起的。现场实验及施工实践表明:按围岩的工程地质条件、强度应力比及相对位移将大变形分级管理，根据大变形级别选用不同的衬砌断面、支护参数和预留变形量；采用上下台阶、下台阶带仰拱一次开挖方法施工，适当加长边墙系统锚杆和锁脚锚杆，适时进行初期支护补强。     

软岩隧洞围岩时效变形与支护结构受力分析

基于典型的Burgers蠕变模型,采用满足Mohr-Coulomb屈服准则的塑性元件与之串联,建立了一种由Burgers蠕变模型与带拉伸截止限的Mohr-Coulomb塑性屈服准则组合而成的复合粘塑性模型,并针对滇中引水工程软岩隧洞进行数值模拟。结果表明,蠕变初期洞周围岩变形增长较快,之后逐渐衰减,变形增长速率随时间推移而减小;隧洞不同部位围岩时效变形特性有所不同,侧墙部位蠕变30d后趋于稳定,但顶拱受软岩流变影响时间较长,到100 d左右才基本达到稳定;支护结构受力随时间变化规律与围岩时效变形规律基本一致。     

挂网锚喷支护在围岩隧洞支护中的应用

输水隧道工程实施过程中应力分布受到开挖变化的影响,将会造成围岩变形等不良事件的发生,根据相关研究显示,解决开挖过程中围岩的稳定性是提升输水隧道支护性能的关键方法。结合木扎提河引水工程中输水隧道支护施工中锚网喷加固机理方案,探究支护设计对输水隧洞围岩稳定性的影响效果,结果显示：(1)通过采用锚喷网联合支护应用可提升支护与围岩间的接触面积,可将支护结构与围岩构成为相对完整的整体;(2)实际施工中临时支护无法起到较好的作用,随着应力变化的发展以及塑性能量的释放,围岩将发生持续性的变化,而最佳支护时间是以变形形式转化的工程力和围岩的本身承载力最大,而工程支护力最小时进行后期支护,此时实施支护能够有效地防止围岩的继续变形以及支护损毁的情况,从而使围岩塑性区具有较强的承载性能;(3)锚喷网联合支护具有较好柔性,能够适应围岩的变形从而提升支护效果。     

蓄集峡水电站深埋调压井施工开挖数值仿真

蓄集峡水电站调压井表层岩体风化严重,开挖深度大,下部岩体卸荷作用较强,施工期围岩稳 定性问题突出。为探究施工方案对调压井围岩稳定性的影响,结合工程地质条件,利用三维非线性有限 元技术对调压井的开挖与支护进行精细模拟,得到无支护条件下围岩的变形特征和力学行为规律,以及 喷锚支护措施对围岩的应力变形及塑性区的影响。随着开挖的进行,围岩变形和应力逐渐增大,最大值 分布区也不断变化。受开挖卸荷影响,围岩均向井内发生变形,最大水平位移主要分布在表层风化围岩 和井筒底部围岩附近。连接管与井筒衔接处围岩应力集中十分显著,井筒深处围岩出现局部塑性松动 圈,围岩开挖稳定性较差。施工期围岩经喷锚支护后,围岩变形量显著减小,应力集中有所缓解,塑性区 发育得到有效的限制,调压井整体稳定性较好。     

断裂破碎带围岩松动区隧洞开挖应力变形特性分析

隧洞开挖过程中穿越断裂破碎带时,由于岩体条件差,在施工方式扰动下普遍会引起围岩出现松动圈,甚至坍塌。为厘清隧洞开挖过程中围岩松动圈应力及变形变化规律,以哈密抽水蓄能电站通风兼安全洞为例,建立三维数值计算模型,采用有限差分法,分析了断裂破碎带围岩松动圈隧洞开挖支护过程中围岩径向应力、变形及塑性区变化规律。结果显示顶拱径向应力主要集中在松动圈前端,且下半层的开挖对其应力影响较小;隧洞上、下半层开挖对拱顶径向变形规律一致,均沿开挖深度呈抛物线型分布,且最大值均位于松动圈前端;开挖完成后,不同部位围岩的变形大小关系为拱顶 ＞边墙中心 ＞拱肩;围岩塑性区主要分布在边墙和底板周围,且均为剪切塑性破坏,因此施工过程中还需加强边墙和底板处的支护措施。研究成果可为断裂带围岩坍塌形成松动圈隧洞支护设计提供参考。     

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。     

围岩与初期支护间缓冲层的大变形控制效果及合理厚度研究

以丽江至香格里拉铁路中义隧道为依托,采用数值计算的方法,结合试验段的现场监测资料,对在围岩和初期支护间设置缓冲层控制初期支护变形的效果及不同地应力侧压力系数下缓冲层的合理厚度进行了研究.研究表明:在围岩与初期支护间的边墙段设置合理厚度的高密度泡沫板(EPS)可显著提高初期支护的稳定性,并使初期支护最大水平收敛、拱顶下沉...     

红层软岩隧洞施工过程围岩大变形特征及其支护

红层软岩作为一种特殊的地质结构具有变形量大及流变性的特点,在该地质条件下开挖隧洞 可能会出现围岩大变形甚至发生失稳坍塌等安全事故。针对滇中引水工程的磨盘山隧洞部分洞段要穿 过红层软岩地区并面临着围岩大变形的难题,采用有限元软件对隧洞围岩变形规律及支护措施进行数 值分析。结果显示:隧洞开挖后洞周发生较大的应力集中,导致围岩变形量和塑性区范围较大,在软弱 断层带部位变形量高达２８５．５ｍｍ,塑性区深度达１０ｍ左右,远远大于硬岩对应值。隧洞开挖后对围岩 进行临时支护以及永久衬砌,两者对减小围岩变形量和塑性区范围均有较为明显的作用。     

某隧洞软弱围岩变形特性测试与分析

全面介绍了某水工隧洞软弱围岩松弛变形测试、围岩表面收敛变形监测及对岩体内部岩石位移变化情况监测所采用的技术方法,通过现场测试取得了较为翔实的资料,经分析围岩波速及其松弛厚度变化特征、围岩变形量、变化过程及持续时间,得出该区隧洞埋深在300 m以下的洞段,Ⅲ、Ⅳ1、Ⅳ2类围岩松动圈厚度一般在1 m左右,围岩的变形量主要发生在开挖后的40~50 h以内,且初期变形速度较快。因此,隧洞支护应在围岩未发生充分变形的情况下进行,分析认为该区隧洞Ⅳ2、Ⅴ类围岩支护时间宜在开挖后数小时内完成,而Ⅳ1类围岩可在开挖后数小时至十几个小时内完成,最长不宜超过1 d。通过探讨隧洞及高压管道围岩变形规律及发展趋势,预测围岩稳定状态,为修正原设计支护类型和参数以及合理选择一次支护时机、优化衬砌类型等提供科学依据。     

拉哇水电站地下厂房围岩稳定分析

大型地下洞室群结构及地质条件复杂,其围岩稳定性受施工方法、支护方式及围岩自身等多方面因素影响。以拉哇水电站地下厂房为研究对象,采用三维非线性有限元法进行数值模拟分析,研究其在开挖过程中围岩位移、应力及塑性区的变形规律,分析其围岩稳定性能,为工程开挖及支护提供科学依据。结果表明:拉哇水电站围岩变形最大位移达74. 44 mm,拉、压应力最大值分别达1. 06 MPa和23. 14 MPa,主厂房顶拱、边墙及洞室交叉部位区域稳定性较低,在实际施工中,应加强监控并适当调整支护方案。     

中东某抽蓄地下厂房洞室群地震动力响应分析

针对中东某抽水蓄能电站地下厂房抗震稳定性问题,以掌握地下厂房洞室群围岩地震动力响应为目标,采用动力时程分析方法,依据当地及欧洲标准,对该地下厂房洞室群地震响应进行三维非线性数值模拟,分析了洞室围岩加速度、位移、塑性区、应力分布特征及支护受力特征。结果表明:在地下厂房洞室群围岩开挖面上,围岩的加速度会表现出明显的放大效应,且结构面上会加剧加速度响应;位移时程响应与输入地震荷载位移时程曲线形态一致,但在幅值和相位上有一定差异;围岩相对变形、残余变形较大的部位与加速度放大系数较大的部位一致,围岩塑性区和应力松弛区增加较为明显的部位与加速度放大系数较大、相对变形和残余变形较大的部位基本一致;在地震作用下,围岩支护结构受力增长较小,锚杆受力超过300 MPa的百分比与围岩变形、塑性区的发展规律一致。研究成果对地下工程围岩抗震稳定性分析和抗震设计具有参考价值。     

水工隧洞围岩稳定性有限元分析研究

随着中国工程建设局面的不断展开,目前铁路、水利工程等遇到越多的围岩稳定问题,故隧洞岩体结构的稳定性分析有着非常重要的作用,文章结合引水隧洞开挖的初期支护施工过程,对引水隧洞不同围岩类别在开挖和初期支护结构的施工过程进行模拟,计算开挖施工过程3种不同工况下围岩顶拱及侧向的塑形变形,分析其分布规律,计算成果为初期支护过程围岩的稳定性提供分析依据。