考虑渗流及软化效应的深埋引水隧洞围岩弹塑性分析

为研究圆形引水隧洞围岩的塑性区及应力分布情况,应用弹塑性力学,考虑渗流及应变软化的影响,采用统一强度准则,推导了圆形隧洞围岩各分区应力场以及塑性区半径的解析解,结合工程算例分析,得到围岩软化、渗流作用、中间主应力系数对隧洞切向应力和塑性区半径的影响规律,同时通过定义不均匀渗透系数,分析了不同方向上孔隙水压力分布规律.研...     

考虑地下水渗流影响的衬砌隧洞弹塑性分析

考虑地下水渗流场的作用,将含水围岩作为两相介质体,视外水压力为渗透水作用在围岩和衬砌应力场中的体积力,分别考虑围岩与衬砌的渗透系数,并基于岩体应变非线性软化特征,对衬砌隧洞进行弹塑性分析,得到了渗流场作用下围岩与衬砌的应力和位移解析计算式,并得到围岩开始产生屈服的极限应力。计算表明,当考虑渗透水压力作用时,围岩径向应力和切向应力都增大,并使围岩塑性区扩展;当隧洞围岩、衬砌材料的渗透系数差异显著时,不能简化为等渗透系数处理。     

基于Hoek-Brown准则西原模型的圆形隧洞黏弹塑性解

为进行流变围岩圆形隧洞工程应力、应变分析,将Hoek-Brown强度准则引入到西原流变本构模型,同时在力学模型中考虑掌子面推进效应和支护阻力对围岩应力释放率的影响,得到了支护条件下基于Hoek-Brown准则西原模型的圆形隧洞黏弹塑性解。通过锦屏二级水电站引水隧洞案例验证解析方法的可靠性,并进行了塑性区半径和围岩变形的影响因素定量分析。研究结果表明:(1)基于Hoek-Brown准则的西原模型更能反映实际隧洞工程岩体流变特性,建立的解析方法能够考虑围岩应力释放效应和塑性体积扩容特征对围岩变形的影响,其计算结果与实际监测数据吻合良好;(2)围岩应力释放系数、Hoek-Brown准则参数s、原岩应力和隧洞半径对塑性区半径的影响较大,是判断流变围岩隧洞稳定性的主要考虑指标,相对而言,岩石单轴抗压强度和Hoek-Brown准则参数m对塑性区半径的影响较小;(3)引入围岩扩容系数后,围岩位移量显著增加,但基本不影响围岩流变变形曲线形态和塑性区半径,从洞壁向围岩内部延伸,围岩扩容系数对围岩变形的影响越来越小。     

考虑衬砌和围岩相互作用的压力输水隧洞渗流特性研究

输水隧洞在高内部水压下可能发生渗流并引发破坏,为了最大限度地减少渗流损失以保证安全稳定性,输水隧洞需要建造合适的衬砌。本文使用基于ABAQUS的直接耦合方法模拟了输水隧洞的渗流作用,并评估了内部水压对多孔介质渗透率变化的影响。基于介质的弹性行为对数值解和解析解进行了验证。研究了最小化隧洞的渗流损失下衬砌内钢筋分布,结果表明,在相同的加固百分比下,混凝土衬砌中的小直径和小间距的钢筋布置可使隧洞的渗流损失量保持在较低水平。     

基于抛物线型Mohr强度准则的隧洞弹塑性分析

基于具有抛物线型Mohr强度准则,分析渗流作用下隧洞的弹塑性力学行为。通过考虑和不考虑渗流场影响的实例对比分析,结果表明:考虑渗流场时所得塑性区半径比不考虑时大,而且随着孔隙水压力的增大,渗流场的影响越来越显著;隧洞径向应力和切向应力都与渗流场密切相关。所得结果可为强度包络线近似于二次抛物线的围岩隧洞设计提供理论依据。     

基于等效渗流力法的深埋隧洞围岩稳定性分析

在进行渗流应力分析时,等效渗流力法较流固耦合法具有概念清晰、便于理解等优点。利用FLAC3D内置fish语言提取渗流场总水头分布,采用tecplot对总水头在x、y、z向求导,获取单元平均水力梯度,计算等效渗流力并以外力的形式施加于各单元上进行渗流计算,并通过算例验证该方法在模拟隧洞开挖渗流工况的有效性和准确性。某深埋引水隧洞渗流工况围岩稳定性分析结果表明,采用堵排结合的工程措施能有效降低衬砌高外水压力,对维持围岩稳定具有重要意义。     

基于对流-导热耦合模型的寒区水工隧洞围岩温度场分布规律研究

在高海拔寒冷地区,温度场是影响水工隧洞围岩稳定的重要因素。为了研究不同环境条件下水工隧洞温度场的特性及其变化规律,以新疆某寒区水工隧洞为依托,基于现场监测数据,采用有限元仿真计算,对不同自然通风温度和不同风速下的水工隧洞围岩温度场及其演化规律进行系统分析。结果表明:自然通风温度对隧洞轴向和径向围岩温度都有明显的影响,但随着时间的增加,通风温度对轴向和径向围岩温度的影响逐渐减小,自然通风150 d影响径向围岩深度在10 m左右,在围岩径向0～2 m温度变化最大。通风风速从1 m/s增加到4 m/s,隧洞轴向和径向围岩温度逐渐下降,并且随着轴向和径向距离的增加围岩的温度变化幅度在减小。     

香炉山引水隧洞围岩的蠕变特性及模型研究

为了探究滇中引水隧洞围岩的蠕变特性,采用实时高温常规三轴试验系统开展岩石的力学性能和蠕变试验。在建立岩石蠕变本构模型的基础上,根据蠕变试验曲线的特点,提出了一种确定蠕变参数的方法,并分析了不同应力水平下蠕变参数的变化规律,构建了蠕变参数与应力的关系。最后将各蠕变参数与应力之间的表达式代入蠕变本构模型中,得到修正的蠕变本构模型。结果表明：建立的蠕变模型不仅准确反映了衰减和稳定蠕变阶段的蠕变特征,而且克服了传统模型难以描述加速蠕变的缺点。同时,该方法确定的蠕变参数不仅可以反映应力对蠕变参数的影响,还可有效反映应力状态对蠕变变形规律的影响。     

隧洞围岩的等效弹性抗力系数及其影响因素研究

基于无限体中圆形隧洞的弹性解,结合卸荷扰动区与深部未扰动区的位移公式,推导洞室开挖卸荷区围岩的等效弹性抗力系数表达式,并通过算例对比分析,验证其合理性。研究结果表明围岩的等效弹性抗力系数与扰动区岩体弹性模量呈非线性关系,扰动区岩体质量弱化,弹性模量降低,泊松比增大,扰动区围岩的刚度和侧向约束能力降低,围岩的等效弹性抗力系数随之减小;相同开挖半径下,扰动区范围的扩大直接降低围岩承载能力,围岩的弹性抗力系数减小;在扰动区厚度一定的情况下,开挖半径越大,等效弹性抗力系数越小。说明隧洞围岩稳定是扰动区与深部未扰动围岩共同作用的结果,仅采用扰动区岩体参数计算围岩弹性抗力系数会过高地估算围岩的分载能力,采用围岩等效弹性抗力系数评价围岩承载能力更加合理。     

基于全过程曲线循环加卸载的岩石塑性硬化软化模型研究

基于不同围压下的岩石三轴全过程循环加卸载试验成?撸掷氤隹占渌苄灾饔Ρ洌谇显黾铀苄岳砺壑械哪持炙苄杂不蛉砘睿芯柯鉓ohr-Coulomb屈服准则的强度参数在初始屈服、峰前硬化及峰后软化全过程中随塑性参量的动态演化规律。通过试验数据整理分析,发现岩石破坏过程中在塑性硬化阶段内摩擦角、剪胀角有一个先增加后跌落的过程,而黏聚力在塑性硬化和软化阶段均减小这一规律;并采用非线性函数对该规律进行拟合回归,得到了内摩擦角、剪胀角和黏聚力等强度参数以塑性参量为函数变量的演化模型;将该规律应用于拉格朗日数值分析中,模拟了室内大理岩试件破坏过程中的应力-应变关系曲线特征。研究表明,基于岩石全过程循环加卸载试验的力学模型能较好地描述大理岩的塑性硬化塑性软化的力学行为,具有一定的理论意义和工程应用价值。     

基于熵权法的隧道施工围岩分级方法

为了解决现有围岩分级方法确定围岩指标参数时不可避免带有主观性因素的问题,在总结各类围岩分级方法的基础上综合选取岩石单轴饱和抗压强度、岩石完整性系数、岩体体积节理数、地下水、岩石质量指标(RQD)、围岩弹性纵波速度共6个参数作为隧道围岩分级评价指标.运用熵权-可拓物元理论及熵权-云模型的数学解析方法对围岩进行分级,并采用...     

基于结构面几何参数的深部隧洞围岩破坏机理研究

岩体的强度主要由结构面控制,为确定结构面对隧洞围岩的影响,在对围岩中单一结构面的应力分布和破坏形式进行理论分析的基础上,研究了结构面倾角以及结构面到隧洞中心的距离对节理围岩破坏机理的影响。并利用3DEC离散元程序分别对不同结构面分布、不同岩石强度和结构面强度下18种组合的围岩变形进行了计算,分析了结构面不同分布情况下围岩的破坏模式;对比分析岩石、结构面强度不同组合下岩石强度和变形特征,研究了结构面力学变形性质在岩体损伤破坏中的贡献。研究结果表明:结构面距开挖轮廓线越近越容易发生破坏;结构面倾角影响结构面首先发生破坏的位置;结构面的分布决定围岩首先发生破坏的位置,结构面的破坏不一定会导致围岩的破坏。研究成果对不同结构面组合分布的围岩变形和破坏分析具有一定的指导意义。     

浅埋隧道围岩受力计算分析及隧道衬砌支护研究

浅埋段软弱围岩自稳能力较差,隧道开挖时受到扰动较显著,当支护没有充分保障时,浅埋段发生延伸至地表塌陷灾害事故的可能性远高于深埋段。文章基于Hoek-Brown破坏准则对围岩压力的浅埋段有效影响范围进行了推导,得到了浅埋段围岩压力随位置变化的变化规律,本次研究的评价方法在隧道施工中具有较强的可靠性与适应性,能够为其他砂泥岩隧道工程施工设计提供相应指导,能确保隧道建设与公路运营安全。     

爆破荷载对隧洞围岩稳定的影响研究

该文以数值模拟为主要手段,研究隧洞爆破开挖施工引起的围岩动力响应及其对围岩稳定性的影响.研究表明,隧洞爆破开挖施工时,爆炸冲击荷载会在短时间内造成围岩的破坏,随后主要以爆破振动的形式作用于近区围岩.     

瀑布沟水电站地下厂房岩体渗流场对围岩稳定的影响分析

根据瀑布沟地下厂房所采取的防渗、排水措施，采用三维有限元方法分析了施工开挖过程中岩体渗流场的变化，论证和分析了防渗帷幕和排水设施布置的合理性及必要性。     

引洮工程隧洞施工中不稳定围岩的处理措施

以甘肃省引洮工程总干渠8号隧洞施工实践为例,分析了隧洞地质条件,介绍了在不稳定围岩隧洞施工中的预防及处理措施,提出了施工中应注意的问题。     

地下输水隧洞围岩稳定监测系统设计研究

在地下隧洞施工输水整个环节中,施工环境复杂多变。由于地质岩体结构应力、地下水以及岩体力学构造等各方面的不确定、不稳定因素的影响极大,如果仅依靠传统经验来进行管理,已经不符合现代化管理的最基本要求,也无法达到标准化管理。文章首先阐述了地下输水隧洞围岩稳定监测系统设计的目的,然后对设计输水隧洞围岩稳定监测系统进行了分析,以便及时正确掌控地下输水的隧洞围岩发展状态,保证隧洞施工的顺利完成。     

不同埋深对某水电站隧洞围岩流变稳定性影响

在高埋深下进行隧洞的开挖意味着将克服巨大的构造应力与自重应力,而在进行洞室开挖设计中地应力作用也是不容忽视的。因此,基于卸荷岩体理论和流变理论,依托室内流变试验进行了相关流变参数的反演,结合有限元分析软件ANSYS以及有限差分软件FLAC对比分析了不同埋深下隧洞围岩在加衬砌前后的蠕变变形量、塑性区等。结果表明:随着埋深的增加,隧洞周围的卸荷作用会越来越明显;洞室的开挖卸荷及洞侧围岩的共同作用,使得隧洞在埋深由浅及深的过程中经历了从“压力拱”的出现到消失的过程;当埋深增加时隧洞的水平向位移越来越大,洞侧变形将成为影响隧洞稳定的一个主要控制因素。     

基于PCA-Logistic模型的围岩稳定性分类研究

为了建立易于理解和应用的围岩稳定性分类模型,采用主成分分析法对围岩样本数据进行降维处理,以Logistic模型来描述围岩稳定性影响因素与围岩稳定性之间的经验关系。选取影响围岩分类的5个主要因素,根据分类标准,采用在每级标准中随机内插的方法,得到100个标准样本,用于建立PCA-Logistic模型。分析结果显示,PCA-Logistic模型拟合效果良好,对工程实例的预测结果同投影寻踪模型和分形-插值模型完全一致,表明该模型在围岩稳定性评价中具有可行性和有效性。