含节理岩体深埋引水隧洞围岩稳定性分析及优化设计研究

针对某水电站引水隧洞实际地质情况,采用离散单元法,深入研究了含节理岩体深埋引水隧洞初始应力、开挖锚喷支护及运行期工况下围岩应力分布情况及变形特点.研究成果表明:洞室开挖后顶拱及边墙部位顺节理方向变形突出,受围岩拱效应的影响底板出现较大位移,且局部存在应力集中现象;塑性区及锚杆拉应力呈明显不对称分布状态,节理对岩体整体稳...     

断面尺寸对节理岩体隧洞位移的响应

通过对不同断面形式、不同尺寸、不同埋深下的节理岩体隧洞进行分析研究,模拟研究了节理岩体隧洞围岩位移受断面尺寸影响的规律,其中隧洞断面形式考虑了城门洞形、正方形、圆形3种。结果表明:一般情况下,在隧洞埋深或断面尺寸增大时,围岩关键点位移增大;当隧洞埋深与断面尺寸均增大时,围岩关键点位移增大更为显著;在相同埋深下,围岩关键点位移随隧洞断面尺寸的增大而增大;在仅埋深变化和仅隧洞断面尺寸变化时,洞底关键点最大位移可能相同,这种情况发生的概率很小且只发生在洞底部位;正方形隧洞受断面尺寸影响最大,而洞底是受断面尺寸影响最小的部位。     

不同断面形式节理岩体隧洞位移响应模拟

选择影响节理岩体隧洞稳定性的隧洞埋深、节理间距等因素进行模拟分析,得出不同断面形式隧洞的位移响应。结果表明:在侧压力系数为1时,节理岩体隧洞无论断面形式采用圆形、城门洞形还是正方形,隧洞各部位关键点位移都随隧洞埋深的增大而呈增大趋势,城门洞形隧洞侧壁围岩位移受埋深影响较为显著,圆形隧洞洞底位移受埋深影响较小,圆形、正方形隧洞洞顶位移受埋深影响较为显著;当节理间距缩小后,圆形隧洞和城门洞形隧洞能够更好地适应节理岩体的地质条件,但正方形隧洞在含交错节理时易形成楔形体,从而威胁隧洞局部稳定。     

地下水对岩质节理边坡稳定性影响研究

针对岩质节理边坡,采用UDEC离散单元法中水力全耦合分析模型,研究了地下水位变化时,在渗流-应力耦合作用下,边坡应力、渗流变化的过程以及渗流作用下边坡的位移分布和破坏形式。研究结果表明:随着地下水位的升高,主应力迹线发生偏转的范围增大,相应的最大主应力增大;水位的升高导致节理张开度增大,进而坡内节理中的渗流流量增大,最大孔隙水压力呈线性增大;渗流作用下,位移等值线沿节理呈块状分布,当岩质节理边坡应力与渗流不能平衡时,坡面上节理切割形成的三角形块体在重力和孔隙水压力作用下顺坡面向下滑,边坡发生破坏。     

节理产状对输水隧洞围岩稳定性的影响

水利工程施工过程中,地下洞室工程施工会不可避免地遇到岩体节理和裂隙,这些岩体内部纵横交错的结构面和软弱夹层势必会给地下工程建设带来一定困难,会对地下洞室围岩稳定造成严重不利影响。文章以观音阁输水工程复杂地质地段输水隧洞为例,利用3DEC离散元计算模型研究了节理产状对输水隧洞围岩稳定性的影响,研究结论对相关工程设计具有重要的理论指导价值。     

基于UDEC的高度节理化隧洞围岩稳定性分析

以新疆某导流隧洞工程为背景,针对主次节理高度发育、围岩破碎呈散粒状的特点,设计人员提出施加20 cm的混凝土衬砌以满足围岩稳定性要求,为验证设计方案的合理性,提出应用二维离散元软件UDEC进行数值模拟分析.分析表明UDEC离散元软件能够直观反映围岩质量较差区域施加衬砌前后隧洞围岩沉降情况和塑性区变化范围,同时根据施加衬砌后围岩变形量能够收敛于某一值衡量衬砌厚度的合理性.     

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。     

侧压力系数对节理岩体隧洞位移响应模拟研究

侧压力系数对隧洞围岩稳定性的影响较为显著,并且与隧洞的断面形式也有一定的关系.隧洞围岩位移变化量在一定程度上又反映了隧洞围岩的稳定性情况.本文建立了三种断面形式的节理岩体隧洞模型,分别对它们处于不同埋深、不同侧压力系数下的位移响应进行模拟分析,归纳出三种断面形式的隧洞在侧压力系数变化下的响应规律.通过算例总结可知,在同一侧压力系数下,埋深越大,隧洞关键点位移都会增大,在侧压力系数较大时,位移受埋深增加影响较显著;在同一埋深下,侧压力系数较小时,隧洞围岩位移受侧压力系数影响也较小,当侧压力系数较大时,隧洞围岩位移变化较明显;当埋深和侧压力系数均取最大值时,不同断面隧洞的最大位移关键点所处的位置不同.本文的模拟可以为不同埋深、不同侧压力系数下的隧洞选择断面形式提供参考,也可以为节理岩体隧洞开挖支护提供指导.     

断面形式对水电站节理隧洞稳定性的影响

断面形式的选择对水电站节理岩体地下洞室围岩的稳定性十分重要,也是影响其长期安全稳定运行的重要可控因素。为选择合理的断面形式、优化施工方案,在关键块体理论的基础上,利用UNWEDGE计算程序,选取4种不同断面形式隧洞进行了模拟分析。结果表明:断面形式对关键块体的体积、安全系数及所需的支护力都有重要影响。当断面从圆形向正方形过渡的过程中,关键块体的数量基本不变,但体积逐渐变大,安全系数普遍减小,需要支护的块体数量增多,围岩稳定性降低。     

基于离散元的节理岩体水工隧洞地震动力特性分析

基于非连续介质理论,借助离散元软件UDEC,建立了大跨度、高边墙的缓倾角层状节理岩体水工隧洞力学分析模型,研究了地震力作用下,隧洞围岩不同部位的波速特性、位移分布、应力分布、塑性区分布等力学特性及围岩稳定性问题,获得了大型地下隧洞不同部位围岩在地震中的响应规律。在垂直方向正弦剪切地震波的作用下,各监测点竖向动力特性明显比水平方向大;地震波作用初期,边墙产生的位移值大于顶拱,随时间的推移,底板围岩变形受地震作用较大;洞室各监测点应力值相对地震波作用前均有较小程度的增大;震后隧洞边墙及底板岩体是塑性区范围扩大较明显的部位。研究结果可为同类大型地下工程的设计和施工及进一步分析地震作用下围岩的变形破坏过程提供参考。     

岩体结构分析法及其在隧洞裂隙围岩稳定性分析中的应用研究

建造在岩体中的建(构)筑物或是以岩体作为其建筑材料，或是以岩体作为其地质环境．但岩体总是存在有不同尺寸和规模的结构面。这些结构面在一定程度上决定了岩体的工程特性。是地下隧洞(窒)围岩稳定性分析中至关重要的因素．针对紫坪铺2号泄洪洞层状岩体开挖中存在的局部块体冒落问题，采用岩体结构分析法对该洞龙抬头段围岩进行了岩体结构稳定性分析和评价。为隧洞的局部加固提供了理论依据和技术支持。在工程中取得了良好的效果．     

不同埋深对某水电站隧洞围岩流变稳定性影响

在高埋深下进行隧洞的开挖意味着将克服巨大的构造应力与自重应力,而在进行洞室开挖设计中地应力作用也是不容忽视的。因此,基于卸荷岩体理论和流变理论,依托室内流变试验进行了相关流变参数的反演,结合有限元分析软件ANSYS以及有限差分软件FLAC对比分析了不同埋深下隧洞围岩在加衬砌前后的蠕变变形量、塑性区等。结果表明:随着埋深的增加,隧洞周围的卸荷作用会越来越明显;洞室的开挖卸荷及洞侧围岩的共同作用,使得隧洞在埋深由浅及深的过程中经历了从“压力拱”的出现到消失的过程;当埋深增加时隧洞的水平向位移越来越大,洞侧变形将成为影响隧洞稳定的一个主要控制因素。     

爆破荷载对隧洞围岩稳定的影响研究

该文以数值模拟为主要手段,研究隧洞爆破开挖施工引起的围岩动力响应及其对围岩稳定性的影响.研究表明,隧洞爆破开挖施工时,爆炸冲击荷载会在短时间内造成围岩的破坏,随后主要以爆破振动的形式作用于近区围岩.     

官地水电站过坝交通洞围岩稳定性评价及处理

根据开挖后及前期的地质资料对官地水电站过坝交通洞工程进行了总结,对影响洞室稳定较大的诸如岩爆、节理不利组合、断层、软弱破碎带、地下水、岩溶等不良地质问题进行了分析和稳定评价,并简介了施工处理措施。     

含断续节理岩体强度的各向异性

通过试验阐明了含断续节理岩体的破坏机理，并按断裂力学推导出含断续节理岩体的强度公式，它表明含断续节理岩体的强度有明显的各向异性性质。且按断裂分析推导出霍克强度参数ｍ，ｓ。将以上理论对上湾工程的岩体强度进行了分析，可供工程参考使用。     

节理岩体隧洞开挖爆破损伤特性及爆破方案研究

隧洞爆破开挖不可避免地会对围岩造成损伤,影响围岩稳定。以玉瓦水电站引水隧洞的钻爆开挖为研究对象,基于三维动力有限元(LS-DYNA)软件,对隧洞围岩在爆破开挖过程中的损伤演化过程进行了模拟分析,重点研究了围岩节理面和开挖程序对爆破损伤演化特性的影响。结果表明:节理面的存在抑制了垂直于节理面方向上的爆破损伤而促进了平行于节理面方向上的损伤演化;爆破开挖程序、循环进尺和单响药量均对围岩损伤有显著影响,施工中采用分层开挖、减小开挖循环进尺、控制单响药量等措施,能够有效地抑制爆破损伤。研究结果对控制隧洞超挖及确保围岩稳定具有重要指导意义。     

地下输水隧洞围岩稳定监测系统设计研究

在地下隧洞施工输水整个环节中,施工环境复杂多变。由于地质岩体结构应力、地下水以及岩体力学构造等各方面的不确定、不稳定因素的影响极大,如果仅依靠传统经验来进行管理,已经不符合现代化管理的最基本要求,也无法达到标准化管理。文章首先阐述了地下输水隧洞围岩稳定监测系统设计的目的,然后对设计输水隧洞围岩稳定监测系统进行了分析,以便及时正确掌控地下输水的隧洞围岩发展状态,保证隧洞施工的顺利完成。     

节理岩体陡倾高边坡抗滑稳定性研究

在分析岩体节理裂隙发育的陡倾高边坡的抗滑稳定性时,滑移模式的确定和计算方法的选择是非常重要的。以吉林台一级水电站联合进水口引渠左侧边坡的抗滑稳定性计算为例,在对岩体结构面的几何特征进行系统统计分析的基础上,探讨了边坡的失稳模式,并用Sarma法对该边坡进行了稳定性复核。