输水隧洞穿越典型断面围岩结构安全分析

复杂地质条件是影响TBM输水隧洞结构安全的重要因素，以某引水工程中输水隧洞为研究对象，理论推导了渗流—应力全耦合作用的数学模型，针对TBM输水隧洞穿越断层和最大埋深段，建立三维有限元模型，计算分析围岩初始地应力场、渗流场，以及不同工况下围岩位移、塑性区和应力的分布规律，研究结果表明：初始地应力和孔隙水压力随着埋深的增加而增大，最大埋深处和断层处初始地应力分别达到1.342MPa、0.680MPa,孔隙水压力分别达到0.260MPa、0.200MPa;开挖过程中，断层和最大埋深段隧洞拱顶沉降量基本接近，相对差值仅为0.11%,而拱底抬升量差值较大，达到31.28%;断层处围岩塑性区主要出现在隧洞两侧，最大深度为2.920 m,最大埋深处围岩塑性区主要出现在隧洞拱顶，最大深度为8.627 mm;围岩最大压应力在断层和最大埋深段分别为7.987MPa、6.510MPa;内水压力作用，围岩位移和最大压应力相对于开挖阶段均有一定程度的降低。     

秦岭隧洞越岭段地应力测试成果分析

在引汉济渭工程秦岭隧洞岭南TBM段K38+850里程处采用水压致裂法与应力解除法进行了地应力测试.解除法与三维水压致裂法测试结果接近,综合测试结果,最大主应力σm为62.8MPa,为高～极高应力水平,可能发生中等岩爆.最大水平主应力方向为NWW～EW向,围岩应力状态为σH>σZ>σh,以水平应力为主.最大主应力方位与隧...     

金川水电站地下洞室围岩初始地应力分布规律研究

大型地下洞室群岩体初始地应力分布规律对洞室开挖过程中的围岩稳定有着重要影响。采用水压致裂法对岩体初始地应力进行量测;在有限元软件Miads中,以实际地形建立大范围的有限元模型,对地下洞室群附近岩体的初始地应力场进行反演分析。结果表明,地应力大小分布与地表地势高低具有一定关系,距离岸边一定范围内,靠近河谷方向主应力由增大转为减小;地下洞室围岩最大主应力值为5.81～8.31 MPa,最大水平主应力方向集中在N65°E～N80°E,量值为4.0～6.0 MPa,水平侧压力系数为0.69～1.28。地下洞室围岩应力场由自重应力和构造应力叠加而成,属于低应力地区。     

引松供水工程总干线地应力测试研究

引松供水工程是吉林省规模最大的水利供水工程,输水总干线隧洞段总长约98 km,是国内最长的有压引水隧洞之一,隧洞跨越不同岩性,地层较多,地质条件复杂。采用水压致裂法对现场地应力测试,研究隧洞地应力场特征,得到最大、最小水平主应力量值和水平主应力方向。结果表明,测试区域内地应力属中低应力水平,从地应力角度分析,隧洞轴线选择方向对围岩稳定较为有利。     

高地应力条件下隧道TBM施工岩爆分析

高应力条件下,地下工程在脆性岩体中施工很容易导致岩爆的发生。以N-J水电站大埋深引水隧洞为研究对象,首先采用应力解除法进行现场地应力测试,发现引水隧洞的地应力以构造应力为主,最大主应力达到了107 MPa,较高的地应力水平是导致现场岩爆发生的主要原因。为进一步分析引水隧洞岩爆规律,将地应力场转换至隧道局部坐标,在考虑地应力场剪应力影响的情况下,采用能量判据,通过数值方法计算得到了岩爆的分布范围。     

江坪河水电站坝址区初始地应力场-三维数值反演分析

在对江坪河水电站区域地应力场特征进行实测分析的基础上,通过对三维模型施加不同的边界载荷,对比分析应力拟合点处的计算应力与实测应力,采用三维数值分析方法对水电工程坝址区初始地应力场进行反演分析。结果表明:江坪河水电站坝址区初始地应力场量值较低,最大主应力为2.5 MPa,方向为N45°W;最小主应力为1.5 MPa,方向为N45°E。应力拟合点处应力计算值与实测值较为接近,表明反演得到的坝址区初始地应力场是合理的,符合坝址区地质构造历史背景。     

空心包体在隧道地应力测量中的应用

详细介绍了空心包体地应力测量方法,并对某隧道地应力进行了两组实际测量。结果表明1号测点和2号测点的各个主应力均为压应力,且地应力场分布较为均匀,最大主应力值分别为16.7 MPa和14.3 MPa,从绝对值量值上反映了隧道区测量段具有较高的地应力。测量结果对该隧道设计和施工具有重要的指导意义。     

锦屏水电站地下厂房初始地应力场反演分析

结合锦屏二级水电站复杂的地质条件,运用有限元法和BP人工神经网络对研究区的初始地应力场进行了反演分析。结果表明:主应力的变化规律为从上到下逐渐增大,主应力的分布随埋深的增加而增大,主应力等值线在浅层区域受地形起伏影响很大;在靠近地表及河谷底部,等值线分布较密集,应力变化梯度较大,出现应力集中现象;地下厂房区域表层及浅层主应力倾角与山体坡角基本相同,在深部区域,最大主应力倾角随深度的增加逐渐增大;数值模拟反演计算得到的初始应力场分布与研究区的地形地貌关系密切,而岩性对地应力场的分布影响较小;BP人工神经网络反演值与实测值较接近,反演精度可以满足工程实际需要。     

广东清远抽水蓄能电站岩体水压致裂综合测试与应用研究

广东清远抽水蓄能电站的输水隧洞围岩承受最大静内水压力高达7.0 MPa,因此原地应力状态、围岩自身承载能力及高压透水性状等对工程的科学设计不可或缺。测量结果表明,工程区现今地壳应力场的总体特征为:水平主应力为最大主应力,最大水平主应力的优势方向为NW向;厂房区围岩的最大主应力值一般为14.5±0.5 MPa,最小主应力值一般为9±0.5 MPa;围岩自身的抗载强度一般为10~14 MPa;在8~10 MPa高压力作用下围岩基本不透水。洞室围岩物理力学参数的这些测试成果,为工程的科学设计提供了可靠依据。     

某水电站坝址区地应力场分布特征研究

以现场实测地应力资料为依据,结合震源机制解方法,对某水电站右岸实测地应力场进行了分析,拟合了地应力场的数学表达式,并推演研究了工程区域地应力场的分布特征,结果表明：某水电站工程区域位于高山峡谷地带,经历了多次构造运动,地应力场主要受区域构造运动的影响,这种影响对水平方向的构造应力尤为剧烈;工程区域地应力场总体表现为竖直应力略小于自重应力,最大水平主应力以构造应力为主,其值约为20 MPa。     

过活动断裂隧洞抗错断适应性结构响应分析

输水隧洞作为长距离跨流域调水工程的关键控制性工程为缓解经济布局与水资源分布之间的区域矛盾发挥着巨大作用。而我国西南高烈度地区地质构造复杂,活动断裂分布密集,导致输水隧洞工程不可避免地需要穿越多条活动断裂带建设。针对滇中引水工程香炉山隧洞过活动断裂带,开展隧道适应性结构在断层错动条件下的影响校核。以龙蟠—乔后断层F10-1为代表,基于隧洞关键部位的位移、相对变形、最大主应力和纵向等效内力等指标,评估活动断层对香炉山隧洞抗错断适应性结构的影响,并基于数值计算验证其在减小衬砌内力与变形方面的作用。结果表明受走滑为主的断层运动影响,隧洞的一侧边墙表现为受拉状态,拉应力较小,约为5 MPa;铰接缝的最大法向变形与切向变形均位于断层带中央节段之间;铰接设计这一适应性结构的存在有效改善了衬砌在错动条件下的受力状态。研究成果可以直接应用于穿越活断层输水隧洞的工程设计与施工,为相关工程隧洞建设提供有利支撑。     

深埋高地应力引水隧洞节理围岩稳定性研究

在深埋隧洞开挖过程中,高地应力和结构面发育是控制洞室围岩稳定的关键问题。针对深埋高地应力引水隧洞节理围岩稳定问题,以新疆某深埋高地应力引水隧洞为工程依托,利用水压致裂法和三维水压致裂法对地应力进行现场监测与分析,采用离散元软件3DEC模拟围岩应力场、塑性区以及位移场的变化情况,研究了深埋高地应力下引水隧洞节理围岩的稳定性问题。结果表明:实测得最大主应力在12.4~12.9 MPa范围内,模拟得洞室附近出现0~2.1 m的塑性区,最大位移值为25.1 mm,最大压应力为13.2 MPa,最大拉应力为1.32 MPa,洞室的侧墙和拱底部位的塑性区、位移值较大且出现局部小范围拉应力。结合本文具体工况和实测地应力资料,通过强度理论的方法进行岩爆分析研究,由Russenes岩爆判别式得无岩爆发生,节理岩体处于稳定状态,但随节理裂隙发育,侧墙和拱底易出现破坏,建议采用2.5 m锚杆进行加固。模拟结果与实测结果较为一致,研究成果为工程施工提供参考。     

断层力学参数反演及其对地应力场扰动效应研究

鉴于断层的力学参数的难以确定性,将断层简化为均质连续体,基于现场地应力实测资料,结合正交设计理论及人工神经网络的非线性反演方法对断层的力学参数进行反演,并对断层对应力场的扰动效应进行研究。研究结果表明,断层内部及附近区域有明显的应力分异现象,这种应力分异现象与断层的几何构造有关;在断层内及其附近区域最大水平主应力方位与断层走向基本平行,而断层尖灭处最大水平主应力方位与断层走向呈大角度相交。     

阳江抽水蓄能电站岩体水压致裂综合测试与应用研究

阳江抽水蓄能电站的输水隧洞围岩承受最大静内水压力高达7．88MPa，因此原地应力状态、围岩自身承载能力及高压透水性状等对工程的科学设计不可或缺。测量结果表明，工程区现今地壳应力场的总体特征为：最大水平主应力的优势方向为NW-NWW向；厂房和高压岔管区围岩的最大主应力值一般为14．5±0．5MPa，最小主应力值一般为9±0．5MPa；围岩自身的抗载强度一般为10～14MPa；在8～10MPa高压力作用下围岩基本不透水。洞室围岩物理力学参数的这些测试成果，为工程的科学设计提供了可靠依据。     

引黄济宁工程拉脊山越岭隧洞超深钻孔地应力梯段测试

引黄济宁拉脊山越岭隧洞长33 km,最大埋深约1 650 m。洞穿青藏高原高大雄峻的拉脊山山脉。为了掌握越岭隧道的不同埋深段地应力量值和方向,在867 m的超深钻孔内采用水压致裂法自250 m以下每50～60 m分不同深度进行了16段地应力测试。结果表明:在测试深度范围内,最大水平主应力值为24. 37 MPa,最大水平主应力的优势方向为NE23°左右,与现代区域构造应力场特征、水平地应力的回归对比分析和数值模拟分析等结果一致,说明测试成果合理可靠。     

高地应力软岩隧洞开挖扰动特征与规律研究

高地应力软岩隧洞由于地应力高,软岩强度及变形模量低,变形和破坏现象十分突出.以滇中引水工程香炉山隧洞为依托,研究了不同洞室形状和地应力场条件下,高地应力软岩隧洞围岩的变形和破坏特征.研究表明:隧洞开挖后,围岩应力、变形、破裂范围及支护结构受力均呈分区分布特征,大主应力传递轮廓和围岩变形轮廓基本呈垂直关系.对于高地应力软...     

南水北调西线达曲—泥曲段地应力场反演分析

初始地应力场是大坝开挖建基面、隧洞选线等的重要依据,为解决初始地应力现场实测测试费用昂贵、测试周期长、现场试验条件艰苦等问题,采用均匀设计方法和三维显式有限差分法,对南水北调西线达曲—泥曲段岩体地应力场进行了反演分析,获得了岩体地应力场沿深度的分布规律及最大主应力方向。     

三河口水利枢纽工程坝址区河谷应力场分析研究

三河口水利枢纽工程地处东秦岭地区的河谷地段,复杂地质结构和复杂地形地貌决定了工程区地应力分布的复杂性。为了研究其地应力分布情况,采用水压致裂法在左右坝肩边坡和河床部位3个钻孔进行现场地应力测量。测试结果表明：河床部位测孔埋深0～50 m及两岸边坡测孔500～530 m高程岩体应力量值较大,可划为应力增高区;而河床测孔埋深50 m以下和边坡测孔500 m高程以下,可归为原岩应力区;河床浅部岩体最大水平主应力方位与河流走向基本垂直,随着埋深的增加而向区域构造方位靠近;边坡浅层岩体最大水平主应力方向与河流在该段走向呈小角度相交,随着竖直埋深的增加,最大水平主应力方位逐渐向NE向过渡,而接近区域构造方位。     

多元线性回归法在某隧洞地应力场反演中的应用

为弥补地应力实测点的不足,有必要通过多元线性回归方法反演地应力场。针对某深埋隧道,以水压致裂法实测地应力为依据,开展了该洞段地应力场的反演分析。在介绍反演基本原理和误差分析的基础上,给出了实例分析结果。研究结果表明,由多元线性回归计算得到的地应力值与实测结果规律一致,可用于评价工程洞段的地应力场分布;受水平构造应力、断裂构造等影响,该洞段地应力场存在一定空间变异性。     

抽水蓄能电站地下厂房区地应力测试研究

地应力是抽水蓄能电站地下厂房区围岩稳定性评价的重要依据。采用水压致裂法对某拟建抽水蓄能电站地下厂房区和高压岔管部位展开现场地应力测试,获取测孔围岩破裂压力、瞬时关闭压力、重张压力等平面应力测试参数,并基于这些参数计算岩体三维地应力。测试结果表明:3个测试断面最大主应力均小于10 MPa,倾角介于56.64～68.50°之间,方位角介于340.34～18.61°之间;中间主应力和最小主应力分别介于5.41～7.61 MPa、4.08～6.71 MPa,倾角值均较小;竖向应力分量与自重应力理论计算值基本一致,表明地下厂房区和高压岔管区地应力场均以自重应力场为主。水压致裂法测试地应力成果规律性较好,可为类似工程提供参考借鉴。