大型地下洞室围岩稳定性数值模拟分析

结合泰安抽水蓄能电站的工程建设实际,在现场地质调查和场区地勘资料分析的基础上,深入分析了工程区的地质力学环境条件,建立了能够反映研究区地貌、岩体结构和地应力环境条件的力学模型.以地应力实测结果为参照依据,采用线性有限元法反演分析了初始地应力场,采用非线性有限元方法模拟了地下厂房等主要洞室开挖施工与支护过程中的围岩应力和稳定性状况,全面论证了大型地下洞室开挖方案的可行性,揭示了大型地下洞室不同开挖阶段应力的集中部位和围岩的潜在破坏部位.     

大型洞室群不同开挖顺序围岩稳定效果分析

介绍了岩体动态施工力学的概念及原理要点，并将其用于两个大型洞室群不同开挖顺序围岩稳定性分析，发现优化施工顺序比原方案围岩稳定性有较大提高，这对于大型洞室的施工具有重要的参考价值。     

地下洞室不同开挖方案的对比分析

为了研究底板保护层的实际效果,采用数值计算软件FLAC3D对预留和取消底板保护层两种方案进行了对比分析,结果表明:取消底板保护层时,底板的位移和塑性区深度、拱顶和边墙的变形都小于预留底板保护层的开挖方案;对改变洞室第三层和第四层开挖深度的不同方案进行了对比分析,结果表明:第四层的深度越大,开挖完成后底板的位移和洞室边墙的变形越小。通过对比分析可知,取消底板保护层的方案较好,并且底板上部预留的开挖深度越大越好。     

高地应力下地下洞室群开挖过程的数值模拟

采用适用于高地应力下硬岩的弹-脆-塑性本构模型,对某水电站地下洞室群的开挖过程进行了数值模拟,得到了高地应力下地下洞室群开挖过程中位移场、应力场和塑性区的演化过程。比较发现,数值模拟结果和实测位移及松动圈较为一致,表明数值计算的方法和结果正确可信,为高地应力条件下硬岩地下工程的计算、设计、优化和围岩稳定性分析提供了科学依据。     

龙滩巨型地下洞室群锚固效应分析

广西龙津水电站地下厂房是典型的大跨度、高边墙地下洞室群，其所在位置工程地质条件复杂。围岩为陡倾角层状结构岩体，且层间错动较发育，断层较多．主厂房和调压井的高边墙以及洞室间岩柱的稳定性分析。是围岩锚喷支护设计的关键．本文采用快速拉格朗日分析法(FLAC)对洞室的开挖进行了模拟，分析了毛洞开挖和加锚开挖两种工况，得出了一些有益的结论。     

地下高压岔管洞室稳定及衬砌损伤开裂分析

根据围岩和混凝土破坏原理，提出了围岩和混凝土损伤开裂的三维非线性有限元计算方法，给出了混凝土衬砌开裂后裂缝宽度的估算公式，并对实际工程进行了分析计算。探讨了高压岔管受力和破坏的一些基本特性。     

某大型地下洞室施工仿真反演分析

采用两步反演分析的方法，得到反映围岩综合性状的弹性模量E、水平地应力P和粘性参数η的值，通过仿真分析验算反演参数的合理性并对围岩性状和支护结构予以评价。结果表明，文中所用方法对大型洞室施工期的稳定性状可做出及时、准确的判断，具有较好的适用性。     

龙滩巨型地下洞室群锚固效应分析

广西龙滩水电站地下厂房是典型的大跨度、高边墙地下洞室群 ,其所在位置工程地质条件复杂 ,围岩为陡倾角层状结构岩体 ,且层间错动较发育 ,断层较多 .主厂房和调压井的高边墙以及洞室间岩柱的稳定性分析 ,是围岩锚喷支护设计的关键 .本文采用快速拉格朗日分析法 (FLAC)对洞室的开挖进行了模拟 ,分析了毛洞开挖和加锚开挖两种工况 ,得出了一些有益的结论 .     

预裂爆破在地下洞室开挖中的应用

预裂爆破是一种广泛应用于爆破开挖轮廓处的方法。结合在水电工程施工的实际，总结了在地下洞室开挖中应用预裂爆破技术的设计工作和施工管理工作，对该类爆破具有指导意义。     

块体理论及Unwedge程序在地下洞室稳定性分析中的应用

在地下洞室开挖过程中,由结构面切割形成的不稳定块体是影响坚硬岩体稳定性的主要因素之一。依据块体理论,利用Unwedge程序对一条正在施工的地下洞室进行块体稳定性分析,得出块体在系统支护前后的安全系数,为工程的支护工作提供参考和建议。     

大跨度地下洞室群围岩多尺度块体稳定性预测方法

组成地下洞室的围岩存在不同尺度结构面所切割形成的不同尺度、不同形态结构体。这些结构体是导致施工期围岩失稳的主要因素,而且在洞室开挖前无法确定其具体位置,给围岩加固设计带来了困难。由勘探平洞地质调查获得的结构面资料,依据不同尺度结构面的成因、规模,预测其在开挖面上的出露位置十分重要。从结构面成因角度考虑,运用几何-力学耦合模拟方法,建立大跨度地下洞室围岩岩体结构模型;依据断层机制,运用力学成因拟合规模较大的断层、破碎带、层面,而基于现场结构面调查统计的结果,应用随机模拟方法并结合结构面连通率特征拟合随机结构面;采用正交试验及块体理论,确定由结构面组合形成块体的几何形态,搜索多尺度块体的分布,确定特定块体、半特定块体与随机块体的分布;进一步采用极限平衡理论,分析可能发生破坏的块体,得出洞室开挖面上需要加固的块体;最后,开发了基于几何-力学成因的多尺度结构面组合稳定性分析程序UNDGD2.0。他还以某在建抽水蓄能电站工程为例,搜索洞室不同开挖面上的块体组合类型与规模,分析由结构面组合构成局部块体的稳定性,为地下洞室开挖方案的确定及设计优化提供理论依据。     

偶应力理论的层状岩体洞室数值模拟

传统的等效连续介质理论忽略了梯度应力的影响,未能很好地解释岩体工程中出现的弯曲变形及破坏现象。而引进偶应力及弯曲曲率的Cosserat介质理论考虑了弯曲效应对介质变形特性的影响。首先对基于平面应变问题的Cosserat介质理论以及扩展模型的弹性本构方程进行介绍,再利用快速拉格朗日法FLAC软件对地下洞室工程数值模拟,并将Cosserat法与增设节理单元法进行结果对比。模拟结果不仅能较好地显示层状岩体的弯曲变形,也证明了Cosserat介质扩展模型的有效性和优越性。     

沙湾隧洞数学仿真模型分析及开挖方式研究

通过对沙湾地下隧洞工程的数学仿真模型的分析,以Ⅳ类围岩典型断面为例,计算围岩位移、围岩应力、衬砌及锚杆应力等,分析不同开挖方式对隧洞围岩稳定性的影响,探讨优选隧洞的支护及开挖方式,验证设计方案的合理性。     

地下洞室开挖的并行计算

介绍了有限元分析的力学理论,提出开挖释放荷载的计算方法和模拟思路。基于Krylov子空间迭代法和预条件技术,采用基于区域分解思想的粗粒度并行策略开发了地下洞室群开挖模拟的并行有限元程序。最后,用算例说明并行计算的高效性。     

地下洞群围岩稳定的试验研究

本文采用模型试验的方法．研究地下洞群围岩稳定的问题．模型使用一种特制的新型地质力学模型材料，它基本上满足模型与原型全相似的要求．由于采用这种材料，使得模型加载装置得以轻型化．试验通过平面应变和三维两种破坏模型进行．平面应变模型为立式的．试验成果与相应计算成果很相接近．     

岩溶区地下厂房洞室群围岩渗流效应分析

岩溶渗流效应包括渗流场的力学效应和岩体软化效应。针对富水岩溶区地下工程的特殊赋存环境,提出了岩溶地下厂房3维渗流场力学效应耦合计算方法和基于强度折减原理的渗流软化效应分析方法。计算分析了不同工况、围岩不同软化程度下洞周变形破坏规律。提出地下洞群整体软化安全系数的确定方法,定量评价不同工况下地下厂房洞群围岩整体相对稳定状态,分析岩溶渗流软化效应对围岩稳定的影响。工程实例表明:考虑渗流场力学效应时,开挖完毕围岩变形都明显增大,变化规律与监测相符;对比无渗流场、考虑施工期渗流场和考虑运行期渗流场各工况的整体软化安全系数变化规律发现,渗流场软化效应显著;运行期正常蓄水后,地下水位的提高引致厂区渗流场调整,对围岩整体稳定存在明显影响。整体软化安全系数能够有效地反映渗流软化效应对岩溶地下厂房围岩稳定的影响,为岩溶区地下厂房工程优化设计、施工监测及安全运行评价提供有益参考。     

浅析三维激光扫描技术在地下洞库工程中的应用前景

三维激光扫描技术是近年来发展起来的一项测绘技术,其又被称为"实景复制技术",该技术能够完整并高精度地重建扫描实物的空间三维形态,对扫描物体表面无需进行任何处理,真正实现无接触测量。在地下隧洞施工测量中,由于受到地下洞库施工工程中施工环境的影响,传统的全站仪作业模式在作业效率、测量精度、使用范围上均受到较大限制。作为海量坐标数据快速采集方式,三维激光扫描仪不仅可以应用于库容测量、模型建立、监控量测等方面而且在地质素描、洞库超欠挖等方面也可以发挥较大作用。