地下厂房围岩松动圈声波拟合及监测反馈分析

 在对锦屏一级水电站和溪洛渡水电站地下厂房围岩大量声波波速–深度曲线及其曲线拟合的基础上,将声波波速–深度曲线分成5类;利用经典的波速–弹性模量关系式将地下厂房围岩深度与弹性模量联系起来,对开挖后的洞壁岩体松弛现象和弹性模量下降的规律进行评价,提出洞周松动圈深度拟合公式。将提出的松动圈拟合公式应用于地下厂房围岩监测反馈分析和超前预报,分析成果比传统弹塑性理论更符合围岩实际变形规律。研究结果为围岩变形稳定分析和开挖反馈分析提供理论基础。     

乌东德水电站地下厂房开挖过程微震监测与围岩大变形预警研究

乌东德水电站右岸地下厂房洞室群地质条件复杂,大规模洞室开挖导致围岩变形问题突出,严重影响施工进度及人员安全。引入高精度微震监测系统,分析微震时空演化特征,结合现场施工动态、地质资料和常规监测数据,揭示地下厂房围岩损伤特征;对比地下厂房围岩外观变形监测数据,探讨围岩大变形过程中震源参数演化规律,提出围岩大变形预警方法。研究表明:微震时空分布规律能够很好地反映地下厂房施工动态对围岩扰动情况,微震事件聚集演化与围岩变形损伤密切相关;围岩大变形开始前,微震活动频率增加;能量指数迅速增长至较高水平,视体积均匀增加;微震信号频率呈降低趋势。研究结果可为地下厂房洞室群后续开挖、加固及围岩大变形风险预测提供重要参考。     

大岗山地下厂房洞室群围岩力学参数的动态反演与开挖稳定性分析研究

岩体力学参数是影响地下工程围岩稳定的重要因素,随着地下洞室开挖进度的发展,岩体力学参数将产生明显变化。为实时反映开挖过程中围岩的力学参数变化,建立正交试验设计效应优化位移反分析法,应用该方法对大岗山水电站地下厂房洞群分步开挖过程中围岩的力学参数进行实时动态反演。利用动态反演的力学参数对各开挖层围岩进行稳定性分析,揭示出洞群开挖过程中围岩位移场、应力场和塑性区的变化规律,反演计算位移值与实测位移值吻合较好。根据分步开挖计算结果,提出地下厂房洞室群的加固处理建议,并及时反馈给设计单位,实时指导和优化工程的设计与施工。     

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。     

猴子岩地下厂房上部开挖监测反馈及预测分析

猴子岩地下厂房洞室群规模巨大,其中主厂房、主变室、尾调室跨度分别达到29.2 m、18.8 m和23.5 m,厂区挤压破碎带及裂隙密集带发育,实测地应力量级为21.53 MPa～36.43 MPa,为高地应力区。笔者采用三维非线性有限元法,根据6个剖面的监测资料,进行了包含岩锚梁岩台的上部第2级开挖跟踪反馈,并对后续第3、4级开挖进行了预测分析。结果表明,猴子岩地下厂房在第2级开挖后洞周变位较大,岩锚梁处最大变位为38.05 mm,塑性区发育深度6.02 m,该计算结果与现场监测结果吻合。预测第3、4级开挖后,边墙处变位分别增至47.26 mm和71.65 mm,塑性区进一步加深达8.4 m,但各洞室间未连通。本次计算为后续施工提供了重要的参考依据,并认为现有条件下地下厂房围岩整体稳定性良好,加固处理措施有效。     

高地应力条件下大型地下洞室群稳定性综合研究

 从认识论的角度提出数值仿真技术服务于地下工程实践的PFP分析方法,并随拉西瓦水电站地下厂房工程开挖进度分3个阶段对洞群围岩稳定性进行系统地分析和预测。研究成果表明：在高地应力硬岩洞室群开挖过程中,不同部位围岩位移具有明显的空间差异性和时间渐变性;岩体中应力表现出一定的波动性、转移性;多洞室交叉使得围岩松弛区域具有一定的特殊性;围岩破损模式和深度也具有区域差异性等。其成果为洞室开挖与围岩支护改进提供了科学依据,也被实际洞室开挖过程揭示的变形规律和围岩开裂、掉块等破坏模式所证实。这些高地应力下硬岩力学行为规律对其他类似地下工程围岩稳定性研究也具有较好的借鉴意义。     

拉西瓦水电站地下厂房洞室群分层开挖过程仿真反演分析

 拉西瓦水电站厂房规模巨大,围岩主要为脆硬花岗岩,爆破后围岩分区明显;同时厂房区域山高坡陡,河谷狭窄,区域地应力场较高,且分布较复杂,对洞室稳定性不利。为了评判开挖后地下厂房围岩的稳定性及支护的长期安全性,以地下厂房分层开挖现场实测位移为基础,根据多点位移计实测的离洞壁不同深度位移的变化规律将厂房洞壁周边围岩分为松动区、过渡区和稳定区;然后采用每层开挖引起的增量实测位移与相应的反分析位移均方差作为目标函数,分层进行围岩力学参数反演分析,得到上、下游厂房不同的地应力参数及地下厂房在开挖每层时围岩的岩体力学参数。结合反演得到的这些地应力场与围岩力学参数,对后续开挖时厂房围岩稳定性进行评价与预测,提出拉西瓦地下厂房围岩稳定性判定标准。该标准为后续地下厂房监测变形控制提供依据,有效地指导厂房支护设计与开挖施工。     

龙滩水电站地下厂房主支洞交叉处稳定性分析

根据龙滩水电站地下厂房巨型地下洞室群的布置情况,结合洞室围岩为顺层断层和节理发育的高陡倾角层状岩体的地质特点,建立了三维有限元计算模型,并针对主支洞交叉处岩体的稳定性分析进行了分步开挖下的弹塑性数值模拟.计算结果表明：主支洞交叉处的岩体是应力松弛和塑性区的主要分布区域,该处岩体变形量大,具有明显的非对称性.现有的加固方案是有效、安全的,这一结果可供工程参考.     

白鹤滩水电站主厂房第Ⅰ层开挖期围岩变形规律与机制研究

白鹤滩水电站地下洞室群规模宏大,厂房区构造应力高,地质条件复杂。主厂房第I层施工期,围岩变形和稳定问题突出。根据主厂房第I层开挖支护完毕后围岩变形监测资料,结合地质资料、施工情况,分析主厂房围岩变形规律与机制。统计分析得到,在高地应力和软弱地质构造控制下,围岩位移量值较大;由于右岸场区初始地应力大于左岸,右厂扩挖跨度大于左厂,且不良地质构造较左厂发育,右岸主厂房围岩变形量值普遍大于左厂;受初始最大主应力方向影响,左右岸主厂房拱顶和下游拱肩围岩变形普遍大于上游拱肩,且围岩变形较大部位均发育软弱构造带或岩体较破碎;围岩位移与开挖卸荷关系密切,监测断面附近开挖时,位移–时程曲线随开挖呈台阶式增长;岩体质量较好的洞段,掌子面的位移空间效应范围约一倍洞室跨度;软弱构造处,围岩变形在较长时期内随施工活动小幅跳跃增长,掌子面空间效应达到两倍洞室跨度;围岩时效变形不明显;软弱构造处围岩变形速率数倍于完整岩体。分析总结白鹤滩水电站地下厂房围岩变形规律对保障施工期安全和预测下阶段开挖围岩稳定性具有重要意义。     

向家坝水电站地下厂房缓倾角层状围岩稳定分析

 向家坝水电站地下厂房跨度33.4 m、高85.2 m,为国内最大跨度与高度的地下厂房。缓倾角岩层中大跨度地下洞室群的开挖致使顶拱围岩稳定问题突出,为典型结构面控制型地下岩体工程。采取三维离散单元法与应力位移监测相结合的研究对策,对围岩稳定进行综合分析,实施对穿锚索和系统锚杆的加固对策,并基于监测成果说明厂房顶拱围岩在开挖加固后的稳定性。研究表明,浅至中等埋深结构面控制型围岩稳定问题必须加强工程地质分析,重视岩体的非连续性和各向异性,宜采用非连续介质力学分析方法进行分析,以实施针对性加固措施。     

世博轴及地下综合体的基坑工程设计

世博轴及地下综合体工程的基坑长约1000m,宽约100m,按基坑开挖深度不同分为三部分。地下两层区段开挖深度约12m,基坑保护等级为三级,采用重力式挡土墙或放坡结合800mm厚地下连续墙的边环板半逆作围护设计;地下浅三层区段开挖深度约为17m,基坑保护等级为三级,采用重力式挡土墙或放坡结合1000mm厚地下连续墙的边环板半逆作的围护设计;地下深三层区段开挖深度21.5m,基坑保护等级为二级,采用1000mm厚地下连续墙结合全逆作的围护设计。对各部分基坑给出了主要的监测结果。大尺度基坑的围护问题得到了安全经济的解决。     

软岩隧道短台阶七步开挖法

详细介绍了短台阶七步开挖法的技术特点，并对其适用范围、施工工艺、施工安全、质量控制等进行分析，并以全长6015 m新屋基隧道开挖为例，表明该方法能有效解决软围岩开挖时存在的软岩、断层等难题。     

某深基坑支撑环梁拆除技术

某深基坑共设3道钢筋混凝土水平支撑,支撑拆除方量约5 000m3.经分析,第2,3道环梁位于基坑中下部,采用爆破拆除方式;第1道环梁距地面0.7m且基坑南侧有建筑物,采用机械拆除施工.详细介绍了爆破拆除和机械拆除设计原则和施工工艺.最后,对3种常用的基坑支撑环梁拆除方式——爆破拆除、机械拆除和人工拆除的施工工艺和经济指标进行对比和分析.     

深基坑工程放坡开挖技术浅探与实例分析

某基坑工程位于南宁市五象区,开挖深度约14.5 m,与现状民宅距离约8 m,属一级基坑。根据地质情况采用了不同的放坡围护形式,并对深基坑边坡分步开挖过程中的坡体变形进行了仿真分析,直观形象地刻画了边坡位移变化的特征。得到一些对基坑工程设计和施工有实际意义的结论 ,可对放坡开挖深基坑有一定的指导意义。     

某扩建工程深基坑支护设计与监测

南京某扩建工程深基坑面积虽小,但基坑平面形状不规则、开挖深度较深,达10.5m,且场地土质差,地下水丰富。基坑两边与原地下室相连,另两边紧贴马路,且西侧距南京地铁一号线新模范马路站较近,周边环境复杂,对变形控制要求高,基坑支护设计与施工难度大。     

深埋地下车站双岩柱开挖方法的模拟研究

基于新建京张铁路八达岭地下车站超大跨的特点,研究其大埋深和大跨度开挖时采用双岩柱法的围岩和支护力学性能。车站埋深达75 m~110 m,跨度43.87 m,高度21.7 m,长度495 m,断面面积为857.102 6 m²,如此大的地下车站在国内尚属首例,世界罕见。采用大型非线性有限元软件ABAQUS模拟计算双岩柱法开挖和支护全过程,得出每一开挖步围岩应力,锚杆轴力,衬砌应力,围岩变形的力学参数。计算结果表明,岩柱在开挖过程中发挥了充分的作用,对围岩应力,拱顶沉降起到了非常好的作用,使得地表沉降控制在合理的范围内,说明设计方案比较合理,双岩柱法在较好的围岩中对施工具有快捷和维护围岩稳定的作用。     

某地铁车站深基坑开挖监测及数值模拟分析

基于南昌市地铁1号线珠江路车站深基坑开挖时的时空效应以及土体非线性本构关系,按照基坑开挖与支护顺序,分析监测数据及选取能够正确反映土层与支护结构特性的本构模型和参数,采用FLAC3D软件对基坑开挖与支护全过程进行数值模拟.分析结果表明,数值模拟与信息化施工监测数据吻合较好,其土体计算参数选择合理,数值模拟方法正确.     

深基坑工程考虑时空效应的计算方法研究

基于深基坑工程实践提出了基坑支护结构计算的三维“m”法,建立用于分析支护结构的空间效应的三维计算模型。提出了模拟目前工程中常用的分区开挖与盆式开挖的方法和相应的被动区土体基床系数的计算公式,同时将坑内被动区土体基床系数的比例系数(m值)表示为时间的函数来反映深基坑工程的时间效应。方法在上海南站北广场及其相关工程中得到了应用,效果较好,表明考虑时空效应计算方法合理实用。     

高应力软岩近距离巷道工程的掘进扰动与稳定性

针对高应力近距离巷道工程的开挖掘进及稳定性问题,进行了理论分析、数值计算及现场监测等一系列研究。首先,在某矿山深部巷道工程的地质与施工条件基础上,采用理论方法分析了掘进爆破扰动应力传播规律及其对邻近巷道或硐室围岩稳定性的影响,并给出了扰动波在岩体中的衰减方程。然后,根据相关理论,采用FLAC软件进行了一次爆破掘进长度和开挖工序等掘进方案的数值分析,结果表明：在动荷载（爆破掘进）作用下,由施工巷道开挖时所产生的变形会直接影响到邻近硐室或巷道周边岩体,应力释放区域较大；当一次爆破掘进长度较小时,由于整段巷道的扰动次数较多而会引起变形增大,但初始速度较小,则反之。最后,采用监测的方式,对施工巷道进行了开挖扰动分析,结果表明：相距为20 m左右的两条巷道,开挖爆破扰动程度较大区域在后掘巷道掘进工作面的前后10～20 m范围之内,而对本条巷道扰动程度较大范围一般距掘进工作面25 m左右；并按照扰动程度大小可分为破坏区、影响程度较大区和影响程度较小区,破坏区和影响区一般位于掘进面30 m以内。     

基坑开挖对下卧地铁隧道的施工影响分析

深圳市桂庙路快速化改造工程前海段下沉式隧道平行上穿已建的地铁11号线隧道,下卧的地铁左线隧道中线与下沉式隧道中线水平间距3.2~6.7 m,顶部距离新建隧道底部9.1~15.0 m。下沉式隧道主体结构全长580 m,采取明挖基坑的方式施工,长距离基坑开挖引起的大范围卸载对下卧地铁隧道产生的影响不容忽视。通过建立三维数值分析模型对基坑施工过程进行模拟,动态地分析了基坑开挖对地铁隧道衬砌内力及变形的影响;在此基础上,提出了"分区、分时、分层、分块"开挖以及采取高压旋喷桩加固地基等施工对策。采取上述施工措施后,地铁隧道实测最大上浮值9.1 mm、最大下沉值5.6 mm,这表明下卧隧道的变形得到了有效控制,该研究成果可为今后类似工程提供一定的参考。