原型监测在官地引水发电系统工程中的应用

雅砻江官地水电站引水发电系统工程处于高地应力区，最大主应力量值达39．63Mpa，部分洞室断层、错动带分布较多，缓倾错动带与高倾度裂隙相互切割，使得洞室开挖支护难度加大，合理选择开挖支护参数就显得尤为重要。施工中利用原型监测手段对洞室开挖支护过程中以及开挖后岩体的应力应变的变化情况进行监控，通过对监测数据的反馈分析，合理调整开挖爆破参数，调整或优化支护参数，起到了良好的效果。     

层间错动带影响下巨型地下洞室围岩变形及支护措施研究

白鹤滩水电站地下洞室群规模宏大且围岩地质条件复杂,软弱层间错动带影响下的地下洞室群开挖围岩稳定性及支护设计难度成为白鹤滩水电工程建设当中的关键技术问题。以右岸7号尾调室受层间错动带斜切影响为例,采用3DEC数值分析软件对其在不同支护方案下围岩和层间错动带变形的控制效果进行分析,探讨层间错动带分布位置对系统支护方案和局部加强支护方案的影响。研究表明:7号尾调室开挖围岩整体稳定性良好,系统支护方案满足维持整体稳定要求,但在层间错动带C_4、C_5局部影响范围内,需进一步采取针对性的加强支护措施,从而加强局部围岩的安全储备。研究工作的成果可为类似深埋地下工程施工及支护方案的确定提供参考。     

巨型地下厂房创新支护技术应用

白鹤滩水电站地下厂房位于高地应力区,洞室群规模巨大、挖空率高,围岩以Ⅲ1类玄武岩为主,大型层间层内错动带、柱状节理玄武岩和陡倾角长大裂隙等不良地质构造发育,洞室群效应明显,围岩稳定问题突出,开挖成型困难。为此,地下厂房开挖过程中拟采用硅粉喷射混凝土、新型锚索锚固材料,以达到快速支护的目的;利用全螺纹树脂锚杆提高岩锚梁成型质量;采用混凝土提前置换错动带以有效控制围岩变形。详细介绍了上述一系列支护技术的应用情况及控制技术。工程实践证明,上述措施实施后很大程度上保证了地下厂房开挖成型与围岩稳定。     

错动带对导流隧洞围岩稳定影响的3DEC模拟

在水利工程导流隧洞施工中,层间错动带是影响导流隧洞围岩稳定性的主要地质构造之一。研究层间错动带对导流隧洞开挖和支护的影响,对评价其围岩稳定具有重要的工程意义。以西南某水电站导流隧洞施工为例,采用离散元3DEC软件模拟了导流隧洞层间错动带洞段的开挖和支护情况,并结合现场监测资料,对层间错动带洞段的应力变化特征进行了分析,论证其支护方案的可行性。模拟结果可供类似的工程参考借鉴。     

基于FLAC3D的层间错动带对大型地下洞室地震响应影响分析——以白鹤滩水电站为例

为揭示大型地下洞室群地震响应机制，以西南地区白鹤滩水电站大型地下厂房洞室群为研究对象，运用有限差分数值模拟软件FLAC3D,建立了13号机组剖面数值分析模型，基于弹塑性本构关系，采用动力时程分析方法，研究了地下厂房洞室群在有、无层间错动带条件下围岩地震响应的加速度、变形、应力、塑性区等特征。结果表明：(1)有层间错动带条件相比无层间错动带条件，洞室群围岩的响应加速度峰值和围岩变形值分别增加了2%～34%和18%～63%;(2)层间错动带对震后围岩应力状态有一定影响，与无层间错动带条件相比，有层间错动带条件下的围岩拉应力区范围明显增大；(3)在有层间错动条件下，由开挖和地震产生的塑性区面积分别为8 684 m²和975 m²,均大于无层间错动带条件的7 103 m²和888 m²。在地下洞室的抗震设计中，层间错动带对大型地下洞室地震响应的影响不可忽视。     

缓倾错动带对白鹤滩水电站右岸出线场边坡稳定的影响分析

右岸出线场边坡位于白鹤滩水电站右岸坝肩顶部,出线场北侧边坡两侧临空,坡体内发育有多条缓倾角错动带,边坡表层岩体受风化卸荷影响随机长大裂隙较发育,与缓倾错动带组合可能形成不稳定块体;在开挖过程中错动带出露部位附近坡面出现多条竖向裂缝,可见坡面残留炮孔沿错动带错位明显,局部稳定问题突出,需对受缓倾错动带影响区域的局部稳定性进行重点分析。建立了右岸出线场区域的精细三维有限元模型,采用强度折减法分析了无支护条件下人工边坡的稳定性,着重分析了出线场北侧边坡的局部稳定特征;针对缓倾错动带影响区域提出了"长锚索+框格梁"的局部支护方案并对支护效果进行了评价。分析结果表明:右岸出线场人工边坡整体稳定性较好,但受缓倾错动带和随机长大裂隙影响区域在开挖扰动和临空条件改变的状况下可能会出现局部失稳破坏;"长锚索+框格梁"的局部支护方案对缓倾错动带影响区域岩体变形抑制效果明显,有效地改善了出线场北侧边坡的局部稳定性。     

水平岩层洞室开挖支护有限元分析

文章以某水电站水平岩层洞室开挖支护为例,通过有限元计算方法,对单位长度洞室进行有限元计算。模拟施工过程中的初期支护和应力释放的过程,计算得出施工过程中应力应变的发展过程及应力集中的部位。为实际施工过程中,选择重点支护的位置提供了依据。     

白鹤滩水电站地下厂房位置及轴线选择设计

白鹤滩水电站地下厂房是典型的大跨度、高边墙巨型地下洞室群。工程区地质条件较复杂,柱状节理玄武岩发育,层间层内错动带形状差,地应力复杂。地下洞室群围岩稳定成为地下厂房位置及轴线设计的关键。综合考虑地质条件、枢纽布置等因素,对拟定的不同轴线方案采用FLAC3D软件对洞室群进行了数值开挖模拟,获得了洞周围岩变形特征及应力分布状态,推荐了最优的地下厂房位置及轴线方向,为枢纽布置格局确定奠定了基础。     

乌干达Karuma水电站地下厂房洞室群围岩稳定分析

基于乌干达Karuma水电站地下洞室的地质勘查及设计资料,利用FLAC3D数值分析软件对地下厂房洞室群进行开挖模拟,力求掌握洞室群开挖过程中围岩的变形规律、应力分布特征、塑性区分布围岩失稳破坏模式等围岩力学行为,为地下厂房的开挖支护设计提供技术支持。     

超大洞室群施工期围岩稳定性数值反馈分析及支护作用研究

向家坝水电站地下厂房工程地质条件较差,边墙高、跨度大,开挖规模巨大,施工期围岩稳定性问题比较突出。在对区域工程地质条件进行分析的基础上,建立了向家坝水电站超大洞室群的三维数值模型,采用统计回归方法对地应力场进行反演分析。按照实际开挖支护程序对地下洞室群开挖进行模拟,对向家坝地下洞室群开挖过程中围岩的稳定性特征进行了分析。计算结果表明：超大洞室群施工期围岩局部稳定性问题突出,施加相应支护措施后改善明显。     

洞室松弛圈测试技术与应用

开挖地下洞室,迫使岩体应力重新分布,在洞壁周边的岩体将出现应力释放的松弛带。测试洞室松弛圈是查明洞壁岩体的松弛厚度,测定松弛、未松弛岩体的力学参数,从而为围岩分类、洞室支护提供依据。通过一个岩体构造发育,松弛厚度不易判别的工程实例,阐明了物探方法测试洞室松弛圈的有效性。     

溪洛渡电站泄洪洞开挖变形数值模拟与监测分析

介绍了溪洛渡水电站左岸泄洪洞无压段开挖支护施工方案。结合左岸泄洪洞无压段围岩物理力学参数、支护参数,利用phase2二维有限元分析软件对各开挖支护过程位移进行了数值模拟。模拟结果表明:地应力是引起位移的主要原因,地应力对位移的影响随开挖面的加大而不断重新分布并呈增大趋势。同时对施工期监测方案进行了介绍,对监测数据进行了分析。     

东非某大型水电工程地下洞室群稳定性研究

以东非某大型水电站为研究对象,建立地下洞室群的三维数值模型,基于Hoek-Brown破坏准则确定岩体力学参数,采用等效方法模拟系统支护效果,模拟洞室群七层开挖及支护的全过程,分析、对比围岩的变形、二次应力及塑性区等力学响应和整体稳定性。计算表明,Hoek-Brown准则是实用及可靠的;开挖后洞室变形、应力松弛、塑性区深度等均不显著,洞室整体稳定性良好,局部交叉部位需加强支护;采取系统支护后,上述力学响应均明显减弱,表明了支护的有效性;分析结果为后续的设计及施工提供重要依据。     

不良地质引水隧洞开挖支护应力变形数值模拟研究

选取围岩强度低、变形量大的不良地质段为代表断面进行计算分析,建立了FLAC3D模型,研究隧洞开挖支护围岩的变应力变形情况。结果表明:隧洞的开挖破坏了围岩的原始应力场,隧洞径向轴力释放,切向应力集中,隧洞顶拱位置形成了比较明显的开挖松动圈。隧洞支护后,支护措施承受部分围岩压力,围岩应力得到改善,隧洞围岩变形明显减小,开挖断面变形整体趋于均匀,隧洞周边塑性区有所改善,因此支护措施对围岩变形起明显的限制作用。     

积石峡水电站泄洪洞与导流洞交叉段大洞室设计与施工

积石峡水电站左岸中孔泄洪洞由导流洞改建而成,泄洪洞与导流洞的交叉段为不对称顶拱的大断面洞室,具有结构受力及地质条件复杂的特点.设计通过采用有限元法确定施工工序,块体理论分析确定支护措施,以及对于不对称顶拱城门洞型断面,采用有限元法与边值法结合的结构配筋计算等方法,有效解决了洞室开挖支护、永久结构设计等难题.     

高地应力洞室围岩变形破坏规律研究

锦屏一级水电站右岸地下厂房地质条件复杂,地应力高,对围岩稳定造成较大不利影响。统计分析了厂区地下洞室群施工期的围岩变形破坏现象,归纳出高地应力条件下地应力方向、洞室轴线方向对围岩变形破坏的影响规律。研究表明,高应力条件下洞室群围岩破坏程度除了受最大主应力控制,还与洞室规模密切相关;而且高地应力引起的围岩破坏在时间上有滞后性,需研究实施支护的合适时机。上述结论为地下洞室后续合理施工及支护提供了理论依据,也可为高地应力区洞室轴线布置和围岩变形破坏预防提供参考。     

基于Q系统与数值模拟的地下岩洞锚喷支护参数研究

针对山东某地下水封液化石油气库工程,基于洞室截面尺寸和场区结构面发育特征,采用Q系统计算出特定Q值洞室围岩段的初步锚喷参数。基于场区地应力分布特征,采用GSI和Hoek-Brown准则建立起Q值与岩体等效力学参数的联系。基于3DEC离散元,分别从连续和非连续围岩角度对锚喷参数进行校核,并基于超载安全系数法评价支护结构的安全性。结果表明:连续围岩条件下,锚喷支护对围岩位移的控制作用明显,锚杆的最小安全系数为2.75,喷层的安全系数为1.25,表明锚喷参数是安全、合理的;非连续围岩条件下,由于出现局部失稳块体,锚喷支护破坏失效;Q系统不针对局部块体失稳问题,表明结合离散元等数值模拟技术进行综合设计的必要性以及施工期对局部失稳问题进行提前甄别的重要性。     

索风营水电站Dr2危岩体动力稳定分析

针对索风营水电站的Dr2危岩体在地震作用下的动力稳定问题,以及锚固洞、抗滑桩等加固措施在单独、联合作用时对整体稳定的贡献度问题,通过建立包含危岩体及其加固措施的三维有限元模型,采用振型分解反应谱法计算了危岩体上的滑体在地震作用下的惯性荷载,并将其作为外荷载与静力荷载工况进行组合。基于三维非线性有限元强度折减法,以特征点位移突变、锚固洞(或抗滑桩)截面最大剪力超过其典型截面的斜截面极限抗剪承载力等为失稳判据,以此确定危岩体的动力稳定安全系数。结果表明:天然状态下的危岩体动力稳定安全系数为1.017,不满足规范要求。单独考虑锚固洞或抗滑桩加固时,危岩体的动力稳定安全系数分别为1.10、1.06;洞桩联合加固时危岩体动力稳定安全系数为1.11,洞桩联合加固的效果较好。研究成果对同类复杂岩质高边坡的动力稳定分析具有参考价值。     

围岩特性与衬砌厚度对隧洞衬砌混凝土温度应力的影响

为探明围岩特性与衬砌厚度对衬砌混凝土温度应力的影响,从而制定合理的温控标准,提出了技术可行、经济合理的温控措施,确保了白鹤滩水电站泄洪洞衬砌混凝土具有较高的抗裂安全性。根据白鹤滩水电站泄洪洞衬砌混凝土的结构和材料特性以及边界条件,利用ANSYS对衬砌施工过程中的温度场和应力场进行三维计算。结果表明:衬砌厚度越大,混凝土温度越高,最高温度出现时间越晚;围岩强度越高,衬砌厚度越大,产生的拉应力就越大;而围岩强度越差,衬砌厚度越大,对应的拉应力相对较小。围岩特性与衬砌厚度共同影响着衬砌混凝土温度和温度应力变化趋势,因此,为确保混凝土抗裂安全性,对不同围岩特性的地段应选择不同的衬砌厚度。研究结果可供类似工程参考。     

基于Hoek-Brown强度准则的硬石膏采房群稳定性分析

如何合理地评价硬石膏采房群或采空区的稳定性对保证安全生产、处治现有采空区具有重大的意义。选取山东肥城某石膏矿为工程实例,通过室内试验获取硬石膏岩石的物理力学参数;结合现场调查和室内试验结果,采用广义Hoek-Brown强度准则和地质强度指标估算了硬石膏岩体强度;运用FLAC^3D5.0建立数值仿真模型,评价了硬石膏采房群的整体稳定性。基于广义Hoek-Brown强度准则的单元安全系数法(ESFM),定量分析了硬石膏采房群的局部稳定性。结果表明:该硬石膏开采完形成的采房群围岩体塑性区大量贯通,房柱基本破坏;房柱围岩单元的单元安全系数介于0.9~1.1之间,处于欠稳定状态甚至不稳定状态;该硬石膏采房群整体稳定性和局部稳定性差。因此,应优化硬石膏的采矿方法或采取必要的支护以保证安全生产。研究结果为采房群稳定性分析提供了参考。