某地下洞室开挖过程中变形和应力分析研究

根据相关地下洞室工程地质条件,采用有限元分析软件ANSYS模拟地下厂房开挖,并对其进行数值模拟计算。计算得出了岩体开挖过程中围岩产生的应力、位移分布情况和变化量,分析得到了地下洞室的变形和应力都在可控值的范围内。除了应力集中部位需要特别注意外,围岩周围体都是稳定的,为地下洞室的开挖施工提供了参考。     

桐柏抽水蓄能电站地下洞室群开挖的三维非线性仿真计算

对桐柏抽水蓄能电站地下洞室群开挖过程进行了三维非线性有限元计算和分析,得到了各工况下洞室开挖后围岩的变形和应力状态以及锚杆的应力数值,同时分析了塑性区的发展过程和分布范围。从而全面地了解洞室在施工过程中的变形和受力特征．掌握了洞室开挖过程中的稳定性特征。计算结果不但为桐柏抽水蓄能电站地下洞室的设计、监测和施工提供有价值的研究成果,具有重要的参考价值,而且所采用的方法和计算策略,对于同类工作也具有较大的参考作用。     

水布垭枢纽地下厂房施工开挖与加固的数值模拟

通过非线性有限元计算,对水布垭电站地下洞室开挖围岩的应力与变形进行了分析,探讨了主厂房洞室局部软岩置换、喷锚支护等措施对围岩开挖位移与应力的影响;在此基础上,对设计采用的各种支护处理措施的加固效果以及地下厂房洞室围岩的整体稳定性作出了评价.     

节理岩体地下洞室稳定性的静动力响应分析

节理岩体地下洞室在地震作用下的安全响应是众多专家学者关注的问题之一,本文针对该问题采用三维离散元法研究节理地下洞室的稳定性,建立了一个含节理组的地下洞室模型进行分析研究。分别对洞室开挖后在常规荷载作用下的响应、洞室开挖后在地震荷载作用下的响应以及开挖支护后在地震荷载作用下的响应等三种工况进行模拟,得出了洞室在三种工况下的应力和位移变化情况。研究表明:地震对洞室的破坏非常大且时间短暂,支护后的洞室围岩能够使破坏时间延迟,在一定时间内增强了洞室围岩的抗震能力。本文的工作不仅对含节理的地下洞室开挖后的围岩变形和支护提供借鉴,而且对地下洞室和隧道的抗震设计具有指导意义。     

地下洞室形状设计优化的一个方法

本文探讨对地下洞室形状进行优化设计的方法及其应用,提出了选择洞周特征点的偏差位移为目标函数,选择洞形的几何控制点坐标或洞形特征尺寸为设计变量,并能满足一定设计约束条件的优化分析方法。研制了有效地融网格生成技术、地下洞室开挖应力分析技术和优化计算技术于-体的计算机软件。通过理论阐述和实例计算验证了该分析方法的合理性与可行性,并用具体工程实例展示了该分析方法的应用前景。     

惠州抽水蓄能电站地下厂房洞室围岩稳定性分析

对惠州抽水蓄能电站地下厂房洞室围岩的稳定性进行了二维弹塑性有限元计算,对地下电站洞室开挖围岩的应力与变形进行了分析,探讨了施加系统锚杆和喷混凝土等支护措施对围岩的加固作用,研究了开挖顺序调整、间距改变以及扩挖对围岩稳定性的影响.     

溪洛渡水电站超大型地下厂房洞室群岩体工程控制与监测

 金沙江溪洛渡水电站地下厂房洞室群规模巨大,结构复杂,玄武岩组内层间与层内错动带致使岩体非连续性是主要地质问题。采用损伤弹塑性数值方法对围岩稳定性进行分析,确定洞室开挖顺序和支护参数。精细化施工组织,严格控制开挖对岩体的损伤范围,并保证洞室轮廓的良好成型。及时对监测数据进行分析和反演分析,对支护工作量进行动态设计。开挖过程中,位移和应力变化规律较好;开挖完成后,位移和应力总量值较小,洞室围岩稳定性良好。溪洛渡地下厂房洞室群规模为我国已建和在建工程之首,总结其设计、开挖与支护,监测与反演等岩体工程控制措施,对类似工程具有指导和借鉴作用。     

水电站地下厂房开挖过程弹塑性数值分析

采用三维弹塑性有限元计算,对某水电站地下厂房开挖过程进行了数值模拟,分析了开挖过程中毛洞周边围岩位移和应力的变化规律,分析结果表明厂房由于洞室围岩比较破碎,围岩开挖变形量较大,洞室的稳定性较差,开挖后要及时施工支护结构。     

不同屈服条件对地下洞室围岩稳定影响研究

根据地下洞室开挖后围岩破坏特性,提出了围岩剪切、拉裂、压碎、卸荷和扰动影响程度等围岩稳定破坏评判指标,这些指标更加合理地描述了地下洞室在开挖过程中围岩的不同破坏特性,有效地反映了围岩产生开裂、卸荷、应力集中和扰动累积的破坏原因,为地下洞室开挖稳定评判提供了较好的量化依据.论文采用D-P、M-C等面积圆、Z-P三种屈服准则对拉西瓦地下厂房洞室施工开挖过程进行了分析比较,对照各种围岩破坏指标,论证了不同屈服准则对洞室围岩稳定的影响;通过与施工开挖的监测数据对比,说明了不同岩性采用不同屈服准则分析的合理性.     

复杂地应力环境大型地下洞室围岩时效变形机制及力学模拟

提出复杂地应力环境下大型地下洞室开挖围岩时效变形机制及其力学模拟方法。基于变形监测资料和岩体力学分析认为,中高地应力条件下岩体由高围压环境急剧转变为低围压、高应力差环境的力学机制和工程开挖引致围岩扰动破坏的空间效应是复杂地应力环境中洞室围岩时效变形的主要作用机制。采用应力释放有限单元法模拟洞室动态开挖过程,通过引入时间因子,建立开挖荷载释放与空间扰动效应的时间相关函数,提出基于时效变形过程的开挖荷载分时分级释放方法和基于主、次级开挖松动区的围岩变形模量劣化模型。工程实例表明：该方法通过将开挖荷载释放与开挖扰动空间效应耦合计算,能够合理有效地模拟大型地下洞室施工开挖全过程围岩的时效变形力学行为,对于理解和控制复杂地应力环境大型地下洞室高边墙变形破坏行为和时空效应,优化洞室施工开挖支护与监测反馈等具有一定的应用价值和实践意义。     

海底隧道衬砌结构选型及参数优化研究

海底隧道不同于陆上隧道,海水位变化相对隧道埋深较小,隧道两端出口比海底部分要高,不能采用自然排水。深埋海底隧道二次衬砌承受较大的外水压力。调查了国内外海底隧道衬砌结构型状及支护参数,针对海底隧道的特殊性,归纳了海底隧道设计理念和设计方法。针对某公路海底隧道特定地质条件和工程设计要求,分别采用马蹄形、椭圆形、圆形3种衬砌结构型式,并用有限元软件对这3种衬砌结构二次衬砌在不同荷载作用下进行强度验算。对计算结果优化比选,选出一种技术可行、经济合理的衬砌结构,得出一些有意义的结论。     

深埋巷道的选型分析

深部岩体的力学特性不同于浅部岩体的力学特性,深埋巷道的结构形式是否合理对结构的承载能力和经济效果有很大影响。运用有限元方法,对五心拱、三心拱、1/2圆拱、圆拱、1/3圆拱和1/4圆拱模型的深埋单轨和双轨巷道在不同应力情况下进行数值计算,分析巷道周围的应力场和塑性区。计算结果表明,单轨巷道宜采用1/4圆拱模型,双轨巷道宜采用1/4圆拱或三心拱模型。     

浅埋偏压软岩隧道数值模拟及方案比选

围岩的应力应变是分析隧道开挖中围岩稳定性的重要依据。文中通过大型有限元软件ANSYS,计算了不同埋深、不同坡度角、不同覆盖层厚度条件下,马鞍形浅埋偏压软岩隧道围岩的应力应变,分析其规律进行方案比选,确定了此类隧道比较合理的设计方案。分析结果表明:以2倍洞径的埋深作为偏压隧道深埋或浅埋的判断依据是合理的;隧道内壁各点的应力应变规律可以为隧道开挖中支护结构参数的选取提供参考。     

砂土地层中隧道失稳机理验证

不同条件下,隧道围岩发生破坏的机理不尽相同,有劈裂破坏、剪切破坏和重力坍塌等。根据围岩稳定性分析需要,采用理论分析和模型实验相结合的方法,验证了砂土地层中隧道失稳的机理。采用Mohr—Coulomb弹塑性本构模型,计算隧道围岩发生破坏的起始部位、破坏面的开裂方向和形状。通过隧道开挖模型实验,得到砂土地层中隧道失稳时的表观特征,验证了理论分析结果。研究结果表明,砂土地层中隧道失稳的力学破坏形式是压应力集中导致的劈裂与剪切滑移,采用Mohr—Coulomb模型来计算砂土地层中隧道围岩破坏面的特征是合理的,计算的破坏区域可以用于指导隧道支护设计。     

基于数据融合的山岭隧道围岩稳定性评价方法

随着隧道信息化设计和施工的发展,如何利用隧道施工过程中的现场监测值对隧道安全进行准确合理的评价成为一项亟待解决的技术问题。本文针对新奥法隧道施工过程,提出了一种基于监测数据的施工安全评价方法,该方法通过将不同的监测数据相融合(如拱顶下沉和水平收敛),并结合数值计算方法,对隧道围岩的稳定性进行综合性评价。本文用折减节点力来模拟隧道初期支护前后的围岩应力释放过程,并计算出围岩稳定极限状态下的隧道变形值,作为围岩稳定性评价的重要依据。最后,将该方法应用到营盘山隧道的围岩稳定性评价中,根据隧道各断面水平收敛与拱顶下沉数据,计算隧道围岩稳定性安全系数,为施工决策提供理论参考。     

某复杂钢结构网架设计方法研究

某复杂钢结构网架在建筑上造型独特,结构上存在许多大跨度、大悬挑部分,杆件受力情况复杂;结构受风面积大、阻尼比小,自振周期又与自然风的卓越周期非常接近,属于风敏感结构。从结构找形、数值风洞和结构整体有限元分析3个方面介绍该工程的钢结构网架设计,总结该类结构的设计要点:利用反向重力荷载找形技术保证网架杆件受力的合理;在方案阶段通过数值风洞仿真计算获得建筑物表面的风荷载数据,提高有限元计算的可信度;利用通用有限元软件ANSYS对结构进行静力分析、温度分析及动力分析。为方案评定和进一步深化设计提供参考。     

长大海底隧道合理埋置深度论证

通过对长大海底隧道上覆地层力学性能分析,从海底隧道开挖后毛洞的自稳性角度出发,在无侧向作用的深海水层竖向作用下将海底隧道硬质穿越层考虑为板状岩层,按硬质岩层的抗剪应力理论确定了长大海底隧道的合理埋置深度,对结构设计的受力要求,安全要求和经济要求方面都有其积极的意义。     

含弱层围岩的隧道变形破坏过程模型实验研究

基于相似理论基本原理,依托大窑沟二号隧道工程这一实际课题,对该隧道含断层的典型断面开展模型试验研究,并利用数值模拟方法作为辅助分析手段.总结了该断层地段隧道围岩应力的一些分布规律,为该工程的设计和施工提供了合理的参考依据.     

小净距隧道开挖方法的研究

本文利用ANSYS软件对小净距隧道在不同开挖方法下的围岩的变形及应力进行数值模拟。通过对先开挖隧道位移变化特征、围岩应力进行研究,得出Ⅲ级围岩条件下小净距隧道的合理开挖方法。     

一种新型浅埋地道断面的设计探索

城市地下道路一般采用全埋或敞开的断面形式。结合特定工程建设条件,设计出新创的一种浅埋地道断面方案,可避免常规地下道路的部分缺点。新型地道断面集约利用城市建设用地、受力合理、经济可行,整体景观效果好,但要注意加强地道排水。新型地道断面具有社会、经济效益显著,可在建设条件适宜的地方应用、推广。