能量耗散模型在大型地下洞群施工顺序优化分析中的应用

对复杂围岩提出了能量耗散本构模型 ,提出了考虑单元损伤、塑性和受拉破坏情况下的能量耗散公式。对洞群开挖支护提出了岩体施工过程力学 ,能量转化和时间空间载荷变化分析等 3个原理。结合溪洛渡水电工程洞群稳定问题做了 4个方案的施工顺序优化比较分析 ,得到了较优的开挖方案     

FLAC^3D分析中的初始应力场生成及在大型地下洞室群计算中的应用

介绍了采用FLAC^3D拉格朗日元法分析程序，通过对其初始地应力场生成方法的改进，对拟建的世界规模最大的溪洛渡水电站地下厂房洞室群进行了围岩稳定性分析。包括工程简介、用应力边界法快速生成初始应力场、数值模型的建立、施工方案的模拟以及主要结果。该成果对设计方案起到有力的支持和验证作用。     

大型地下洞室群三维地质力学模型试验中隐蔽开挖模拟系统的研究和设计

对大型地下洞室群三维地质力学模型试验中施工过程模拟的隐蔽开挖问题进行了研究探讨，确定了隐蔽开挖的基本原则，研究设计了隐蔽开挖中的定位系统、开挖系统和内窥系统，介绍了试验中隐蔽开挖的实施过程。通过这一系统的应用，实现了真正意义上的地下洞室群的施工过程试验模拟。     

大型地下洞室群稳定性地质力学模型试验研究

某地下厂房洞室群规模巨大,地质条件复杂,为了研究地下洞室群开挖施工过程中的应力及稳定情况,采用平面地质力学模型试验,模拟厂区实际地质条件和洞体结构,施加初始地应力荷载,分别对毛洞情况和支护情况按推荐开挖顺序进行试验研究。试验结果表明,毛洞情况开挖过程中洞周位移未发生突变,开挖完毕后,洞周围岩位移均指向洞内,位移量值不大,洞周围岩未出现切向拉应力,围岩具有一定的超载安全储备。锚固支护后,洞周位移减小,洞周围岩应力分布趋于均匀,应力状态得到改善,超载安全系数得到提高,锚固支护效果明显,除了洞室交叉口和洞室拱座处局部发生应力集中外,整个洞室群开挖后围岩应力分布规律正常,应力状态良好,说明施工开挖方式和锚固支护参数是合理的。模型试验和三维非线性有限元计算结果相比较,位移变化规律、破坏形态规律基本一致,从而达到了相互验证的目的。     

FLAC3D分析中的初始应力场生成及在大型地下洞室群计算中的应用

介绍了采用FLAC3D拉格朗日元法分析程序,通过对其初始地应力场生成方法的改进,对拟建的世界规模最大的溪洛渡水电站地下厂房洞室群进行了围岩稳定性分析.包括工程简介、用应力边界法快速生成初始应力场、数值模型的建立、施工方案的模拟以及主要结果.该成果对设计方案起到有力的支持和验证作用.     

大型分岔隧道三维模型试验收敛变形的数码摄影测量应用研究

在模型观测面上设置测量标点,用数码相机拍摄实验各阶段测量标点位置,然后应用BP神经网络进行相片标点坐标变换,对各实验阶段的标点坐标进行识别、比较实现模型标志点的变形计算。将这一方法应用于某大型分岔隧道的施工开挖、加固过程的相似三维地质力学模型试验研究中,取得满意的观测成果,为三维力学模型试验收敛变形观测提供了一种新方法。     

三维数值模拟技术在深部大型发电站厂房信息化施工中的应用

提出一种可以综合考虑围岩节理分布特性、爆破施工损伤以及施工过程的新三维快速数值仿真模拟技术,并将其成功地应用于日本宫崎县120×10~4kW蓄能水力发电工程大型地下厂房的信息化施工中。依据多种测试手段,对开挖后围岩的稳定性和变形进行实时监测,并对数值模型进行三维反演分析和修正,比较准确地预测了围岩的动态变化过程,并对支护结构设计的可靠性和合理性进行了详细的论证。     

大型地下厂房洞室群围岩稳定分析

 锦屏一级水电站最大坝高305 m,为混凝土双曲拱坝,电站装机容量360×104 kW,总库容77.6×108 m3,调节库容49.1×108 m3,是目前已建、在建和设计中的世界最高拱坝,其设计难度处于世界最高水平。针对地下厂区围岩类别较低、结构面发育、高地应力场以及洞室群规模巨大等情况,应用损伤力学理论,对地下洞室群的稳定性进行三维非线性弹塑性损伤有限元模拟计算,以判定地下厂房洞室群布置、施工开挖顺序、围岩支护参数的合理性,并对数值模拟结果与地质力学模型试验结果进行对比分析。结果表明,数值模拟和模型试验结果基本吻合,地下厂房洞室群围岩的整体稳定状态良好。     

三维边界元在地下洞群围岩变形与稳定分析中的应用

本文应用边界元静动力分析程序包BESDAP对某大型水利工程地下洞群的围岩变形与稳定进行了计算分析。针对边界元法在大型工程应用中的一些共同的特点与要求,对若干重要的计算技术问题作了有效的处理。计算成果给出了各洞室之间的相互影响、各洞室的孔边位移、应力以及洞周的剪切破坏区。整个计算过程与最终成果均表明边界元法的各种优点在地下洞群围岩分析中表现得特别显著。     

江垭水电站地下洞群三维变形块体稳定分析

根据江垭地下厂房厂区外围正在开挖施工的洞室主要结构面出露情况，应用三维变形块体与弹塑性摩擦接触理论，初步分析了厂区可能存在不稳定块体的数量、规模、坍滑方式和方向，预测了该类不稳定块体对三大洞室开挖施工的影响，并提出对预防措施的意见，可望对设计、施工有所帮助     

新型组合式三维地质力学模型试验台架装置的研制及应用

根据岩体地质力学模型试验的特点,研制出一种新型组合式三维地质力学模型试验台架装置。该装置主要由台架体和台架底盘组成,其中台架体由盒式铸钢构件通过高强度螺栓连接组合而成,台架底盘由带有螺栓槽的型钢钢板并列拼接而成。通过底盘高强螺栓可将台架体与台架底盘在所要求的螺栓槽位固定,形成组合式三维地质力学模型试验台架装置。该装置在一大型分岔隧道三维地质力学模型试验中的具体应用结果表明,其具有结构新颖、刚度大、整体稳定性好、组装灵活方便、尺寸可任意调整并能满足不同规模模型试验要求的显著技术优势。     

地下工程流–固耦合模型试验新型相似材料的研制及应用

 依托青岛胶州湾海底隧道的现场勘探资料,应用地质力学模型试验的流–固耦合相似理论,通过大量的配比试验,研制出一种由砂、重晶石粉、滑石粉、水泥、凡士林、硅油和适量拌合水组成的新型流–固耦合相似材料(SCVO)。通过大量的室内试验,系统地研究不同配比对材料参数的影响规律,确定控制相似材料各性能的主要组分。试验表明,材料的强度和弹性模量主要由水泥和凡士林控制;黏聚力受凡士林影响明显;渗透系数可以通过凡士林和硅油的比例调节;硅油还可以起到保水、提高材料密实度的作用。材料的变形特性和水理特性由不同的成分控制,且相互间影响很小,实现材料性质的全面调控。该材料可以模拟不同渗透性的低强度和中等强度的岩体材料,是一种非常理想的流–固耦合相似模拟材料。并已成功应用于青岛胶州湾海底隧道的地质力学模型试验研究中,力学性能和水理特性均达到试验要求,为试验取得良好结果提供材料保证。     

地下工程三维地质力学模型制作逆向控制技术研究与应用

 地质力学模型试验是研究岩体工程和地下工程的一种重要手段,而模型的制作方法很大程度上决定试验的可行性和结果的可靠性。以2个地下工程三维模型试验为背景,对模型制作中压实密度控制问题进行研究。根据在已建实际模型不同深度取得的实测数据,对采用等容控制夯筑法制作模型时产生的同一种材料密度不能保持恒定,而是随深度的增加产生变化的现象进行分析;提出基于击实功复合作用系数、密度随填筑深度非线性逆向控制的模型制作方法,并应用于一个实际三维模型试验模型制作中。原位取样测试结果表明,按照这种方法设计制作的模型,最终能达到模型中同一类型材料所要求的密度整体相对一致的效果,从而提高了物理模型中材料力学性质的稳定性。     

松动圈分区模型及其在地下工程反馈分析中的应用

 在地下洞室的开挖过程中,由于爆破以及其他施工操作的影响,将会在洞室周围的岩体中产生出一个松动圈。介绍几种松动圈模型及其在数值分析中对松动圈的处理方法;结合洞室开挖后围岩松动圈形成及分布的差异性,提出一种更适合于大型地下厂房复杂洞室群位移反馈分析的分区分级频率–位移相关松动圈模型,并介绍其在锦屏一级水电站地下厂房洞室群施工期反馈分析中的应用,借此验证考虑松动圈的反馈分析方法的合理性及提出的松动圈反馈模型的地下工程适用性。     

连拱隧道动态施工模型试验与三维数值仿真模拟研究

连拱隧道作为公路隧道新的结构型式，理论上还不成熟。以云南省元磨高速公路的一座连拱隧道作为工程背景，按弹性阶段相似原则进行连拱隧道室内模型试验，模拟连拱隧道的施工工况，采用压力盒、数码摄像、沉降板等仪器量测施工过程中隧道围岩应力和位移分布，采用三维连续介质快速拉格朗日元模拟连拱隧道的施工工况，得出施工过程中隧道围岩位移、应力和塑性区分布规律，其结果与模型试验所得结果基本一致。     

高地应力下大型地下洞室群开挖顺序 与支护参数组合优化的智能方法

 针对高地应力下围岩变形破坏的特殊性以及大型地下洞室群开挖支护优化计算量大的特点,在三维弹塑性数值计算的基础上,采用反映高地应力下脆性岩石变形破坏特点的新本构模型,提出基于弹性释放能、塑性区体积、洞室周边位移与支护费用的地下洞室群开挖顺序与支护参数组合方案的综合优化新指标,综合集成粒子群与支持向量机的智能技术,提出高地应力下地下洞室群开挖顺序与支护参数的智能优化新方法。该方法通过典型施工方案的数值计算构建学习样本,采用支持向量机方法对样本进行学习与预测,建立起施工方案与综合优化指标之间的非线性映射关系,在具有一定约束条件的全局空间下,通过粒子群优化算法搜索出开挖顺序与支护参数的全局最优组合方案。将该方法应用于高地应力区黄河拉西瓦水电站地下厂房洞室群的开挖顺序和支护参数优化分析,结果表明该方法的可行性。     

地下水封裸洞储存LPG耦合问题的变分原理及应用

基于地下水封裸洞储存石油液化气的原理，给出了相应于水封裸洞气机理的应力场、渗流场以及储气场耦合系统的变分原理，并建立了以结点位移和孔隙水压力为未知量的有限元列式。通过编程并应用于工程，证明了其合理性。     

水电工程地下厂房数据库系统的开发及应用

 基于百余个水电站地下厂房资料,采用SQL Server 2005设计后台数据库,C#编程语言作为前台开发工具,开发“地下厂房数据库系统”,达到对水电工程地下厂房重要设计参数及洞室围岩稳定计算分析成果的数据存储、检索、统计、分析的目的。该数据库收录上百个实际工程关于工程介绍、地质条件、地应力场、厂房规模、锚固支护设计、开挖方案设计、反演分析、渗流场分析、围岩稳定分析等方面的内容。该系统实现地下厂房设计及围岩稳定分析工程类比的方法及数据分析的功能,并以云南澜沧江黄登水电站地下厂房为例,通过厂房特征参数检索数据库,得到相关工程,配合使用经验支护参数,实现对黄登地下厂房主厂房支护参数的设计,并运用三维弹塑性有限元软件进行数值分析,验证其合理性。同时,该系统能够利用全面的数据资料充分发掘蕴藏于丰富地下厂房资料中的各种数字特征、从而深化对水电工程地下厂房工程的各种规律性认识,为开发、设计地下厂房专家库系统,并建立全面而系统的地下工程围岩稳定分析和预测方法奠定基础。     

桩-土模型试验中模型箱制作及土样制备

缩尺模型试验是研究岩土工程问题的有效方法,通过对桩土模型试验中箱体的设计及土样制备方法进行研究,结果表明:当模型桩的直径与土体颗粒粒径之比大于40时,不存在粒径效应;当箱体边界距离模型桩的距离大于桩直径的三倍时,边界效应较小,可忽略不计;在土样制备时,可采用土体相对密度、含水率代替土体的c、φ值作为重塑土判定的标准,对于砂土可采用砂雨法制备,对于黏土和粉土可采用分层填土、逐层夯实的方法制备,同时利用标定盒、环刀法便可做到对成样质量的检测和监测。