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。     

引汉济渭工程黄三段输水隧洞围岩变形与压力分析

以分析深埋长隧洞围岩应力和应变为目标,考虑隧洞施工方式,围岩支护形式等因素,通过数值计算,动态模拟隧洞施工过程,获取了黄三段输水隧洞初期支护后的围岩变形情况以及围岩与衬砌相互作用关系。计算结果显示:采用设计的初期支护形式,可有效控制不良洞段的围岩变形,Ⅳ、Ⅴ类围岩最大收敛变形满足规范设计要求。Ⅳ、Ⅴ类围岩与衬砌间的相互作用力随衬砌浇筑时距掌子面距离的增加而降低,但在距掌子面约4倍洞径后降幅微小。通过对比分析经验方法与数值方法所确定围岩压力成果,确定了衬砌结构设计所需的围岩压力指标,为黄三段输水隧洞设计提供了依据,分析方法可为相似工程提供参考。     

超前支护下苏家岩隧道掌子面稳定性分析

考虑到超前支护作用下初期支护未支护段的影响,以苏家岩隧道为对象,通过建立掌子面稳定分析模型,推导隧道安全系数目标函数,并进行优化求解;与模型试验结果进行对比分析,探究不同因素影响隧道安全系数的具体情况。结论如下：改变围岩黏聚力和内摩擦角、初期支护未支护段长度以及洞径尺度有利于提升隧道稳定性;掌子面锚杆加固强度与隧道安全系数呈线性关系,围岩内摩擦角较大时,掌子面锚杆加固强度对隧道稳定性作用较大,反之则较小;可通过布置掌子面锚杆密度来增强隧道稳定性,并将围岩力学参数代入稳定临界参数曲线,从而选定超前支护计算参数,确定施作方法。结果可为实际工况中超前加固后的隧道稳定性情况、超前支护参数和施工方法提供参考。     

黄土隧道双侧壁导坑法施工围岩力学性状及变形界限值

黄土特殊的工程性质给大断面黄土隧道设计中围岩变形控制量与预留变形量值的确定带来了困难。本研究以大断面马蹄形黄土隧道为对象,采用ＦＬＡＣ3Ｄ数值计算软件,建立三维数值模型,依据黄土物理与力学指标,研究了不同支护强度条件下黄土隧道围岩应力、变形变化规律以及拱顶监测变形极限值。结果表明:开挖扰动作用下黄土隧道地层应力由地面到拱顶距离先增大后减小,地层沉降位移随与地面距离增大而增大。隧道拱顶最大沉降随支护模量的减小先缓慢增长,随后迅速增长,不易控制。因此需要找到拱顶沉降加速增长的临界点,对应的极限值作为拱顶沉降的控制条件。由于隧道拱顶最终沉降由掌子面开挖前拱顶沉降和掌子面开挖后可检测出的拱顶监测沉降组成,可结合位移释放率得出监测沉降极限值,确定拱顶监测沉降控制条件。研究成果为黄土隧道围岩稳定性监测提供理论依据。     

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。     

大埋深水工隧洞相对更优施工支护时机研究

新奥法相对更优支护时机简述,确定最佳支护时机的方法,基于某一水工隧洞相对更优施工支护时机分析。文章基于该案例工程数据,以准三维模型和真三维模型资料数据结合比对分析的方法,对大埋深水工隧洞相对更优施工支护时机这一问题进行具有针对性的分析研究,以更好助力于同类工程的技术参考和应用。     

大跨度地下厂房顶拱层支护时机数值模拟研究

为研究初期支护不同施作时间对围岩稳定性的影响,以某抽水蓄能电站地下厂房为例,建立三维有限元分析模型,基于岩石材料非线性本构关系,以掌子面与分析断面的距离为控制变量,对比分析不同支护方案下厂房顶拱层的围岩位移、应力及塑性区情况。结果表明,支护时间越滞后,围岩变形及塑性应变越大,衬砌和锚杆承受的荷载越小;支护过迟,则不利于控制围岩变形和充分发挥初期支护的作用。     

非饱和条件下隧道掌子面稳定性的上限分析

为了准确分析非饱和条件下隧道掌子面稳定性,采用非饱和土体双应力状态变量抗剪强度准则研究土质和岩质隧道掌子面的稳定性问题,用极限分析上限法构建非饱和隧道掌子面的破坏模式,根据外力功率等于内能耗散率建立功率方程,推导非饱和隧道掌子面围岩压力的解析解,并通过序列二次规划算法得到隧道围岩压力或支护力的最优上限解,并分析不同参数对掌子面破坏的影响。结果表明：饱和与非饱和条件下土质掌子面围岩压力差异较大,其中土体中的基质吸力可以减小掌子面的围岩压力;当基质吸力等于进气值时,围岩压力曲线会发生明显转折;围岩内摩擦角对非饱和土质隧道掌子面的潜在破坏面位置影响较大,且内摩擦角越小,掌子面破坏范围越大。岩体饱和度S_r对岩质隧道围岩稳定性有重要影响,S_r增大时,掌子面所需要的支护力也越大。     

齐热哈塔尔水电站引水发电洞围岩变形监测研究

阐述了齐热哈塔尔隧洞围岩的变形监测技术及变形特性.为本工程地下洞室围岩的力学特性、评价隧洞稳定性及确定支护方式和支护时机,提供了科学依据,并对围岩监测提出几点体会.     

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。     

不良地质条件下排水隧洞开挖一次支护稳定分析

不良地质条件下排水隧洞开挖后的一次支护对于限制围岩变形、确保围岩稳定及隧洞结构安全具有重要作用。在考虑围岩初始地应力场的基础上,采用三维非线性有限元模型模拟了排水隧洞开挖及一次支护过程,分析了不良地质条件下(Ⅴ类围岩)的围岩应力及隧洞一次支护结构的稳定性,可为隧洞支护三维有限元结构设计优化和合理安排支护时机提供依据。     

软岩隧洞喷锚支护特性分析

提出第三系软岩隧洞施工时要尽量避免围岩受到水的浸泡作用,需采取及时而有效的支护措施,避免围岩过度松驰产生破坏.隧洞断面宜采用曲线形状.认为:在特定条件下,应用喷锚支护作为永久衬砌是可能的,若围岩含水量增加则喷锚支护只有在一定条件下才可以应用;采用控制爆破全断面开挖,减少对围岩的扰动是保持岩体自承能力及稳定性的最经济方法;喷锚支护紧跟掌子面是抑制变形的有效手段;喷锚支护按照初期与后期两期进行;设置仰拱并及早进行封闭,保持喷锚支护整体性.强化施工质量控制,加强施工监控量测.     

深埋TBM隧洞围岩稳定与衬砌支护时机研究

结合某市供水项目TBM有压输水隧洞工程,建立三维数值分析模型,考虑开挖面空间约束效应,采用FLAC3D进行施工开挖期的围岩稳定与衬砌支护时机研究,分析了深埋TBM隧洞围岩的变形过程和在不同衬砌支护时机条件下围岩的变形与衬砌受力规律。计算结果表明,开挖掌子面的空间效应明显,对围岩的变形过程有较大影响;衬砌支护越早,围岩的变形量越小,但会造成衬砌应力水平显著提高,对衬砌结构的安全不利;因此建议综合考虑围岩稳定状态与衬砌应力量值决定衬砌支护时机。     

基于新奥法的输水隧洞支护时机分析

输水隧洞开挖后的围岩稳定性问题是影响工程设计和施工安全的关键问题。文章选取胜利水电站输水隧洞的出口段作为研究对象,利用新奥法支护时机原理选取出口段的某一洞段为应用实例,计算分析了该洞段的最佳支护时机问题。     

基于渗流应力耦合的导流洞封堵期 结构安全分析

通过建立复杂三维渗流场模型,对导流洞整体三维渗流场特性进行分析;同时基于渗流—应力耦合模型,应用空气单元模拟导流洞渗流场分析中的排水孔效应,采用三维弹塑性非线性有限元法对导流隧洞开挖、支护、下闸蓄水及封堵期的围岩稳定及结构安全性进行了全面仿真计算分析。结果表明,采用空气单元可以有效模拟排水孔的排水效果;在顶拱围岩设置排水孔可有效降低洞周围岩的外水压力水头,改善支护结构的受力状况。     

某水利工程地下厂房洞室开挖支护优化设计

地下厂房洞室的围岩稳定和支护设计直接关系到工程的安全和投资。因此,有必要进行洞室围岩稳定分析计算,分析围岩应力变形特点,为支护设计提供依据,从而达到优化设计的目的。该文主要针对某工程地下厂房,设计两种洞室开挖支护方案,建立厂房洞体周围围岩三维模型,借助有限元数值模拟软件,通过数值模拟分析洞室周围围岩稳定性来比较两种开挖支护方案,选择最优方案。     

地下水封洞库洞室轴线方向优化方法

地下水封洞库洞室轴线方向对围岩稳定性、支护费用及施工安全等具有重要影响。基于洞库工程特性,提出了洞室轴向综合优化方法和评价指标。首先,依据国内规范确定出洞室轴向可选范围;然后,基于等效连续介质模型和非连续介质模型,以围岩最大位移、塑性区体积、稳定系数及结构面最大剪位移为评价指标,确定出各模型条件下的最优洞室轴向;基于关键块体理论,以支护压力为评价指标,确定出该条件下的最优轴向;最后,全面分析各评价指标计算结果,综合确定出最优洞室轴向。结果表明:构建的数值模型应包含掌子面,以全面反映施工过程安全性;基于强度折减法确定围岩稳定系数时,使用位移-折减系数曲线的位移突变点作为临界折减系数评判方法较计算不收敛评判法更为合理。将提出的洞室轴向综合优化方法应用于山东某地下水封洞库工程,优化结果证实了该方法的可行性和可靠性,可为相关工程提供参考。     

光面爆破在阿克塔格山输水隧洞软弱围岩中的应用

在软弱围岩中实现光面爆破，主要是通过选择正确的光爆参数及合理的支护来实现的．阿克塔格山输水隧洞因开挖面积较小，施工中基本采用全断面光面爆破开挖方法，这有效地减少了隧洞超欠挖，使出渣、回填混凝土工作量均相应减少．该隧洞施工遵循新奥法施工原理，根据围岩的自稳能力，一次支护紧跟掌子面，使围岩变形量得到有效的控制，充分发挥了围岩自身的承载能力及其自身的支护作用，其效果良好。     

不良地质段的管棚施工——瀑布沟水电站尼日河引水洞过卡尔沟段的施工体会

在类似不良地质条件下修筑隧道等地下工程,采用管棚超前支护注浆施工,可以克服插板法、锚杆法和小导管注浆等传统工法存在的缺点,特别是在自稳能力极差的软弱围岩中,较长的管棚支护能够很好的支撑保护掌子面破裂角范围内的不稳定土(岩)体.     

软岩隧洞喷锚支护特牲分析

提出第三系软岩隧洞施工时要尽量避免围岩受到水的浸泡作用，需采取及时而有效的支护措施，避免围岩过度松驰产生破坏、隧洞断面宜采用曲线形状．认为：在特定条件下，应用喷锚支护作为永久衬砌是可能的，若围岩含水量增加则喷锚支护只有在一定条件下才可以应用；采用控制爆破全断面开挖，减少对围岩的扰动是保持岩体自承能力及稳定性的最经济方法；喷锚支护紧跟掌子面是抑制变形的有效手段；喷锚支护按照初期与后期两期进行；设置仰拱并及早进行封闭，保持喷锚支护整体性．强化施工质量控制，加强施工监控量测。