深覆盖高地应力水工隧洞围岩稳定及支护结构优化有限元分析

结合工程实例,采用非线性有限元软件,对深埋高地应力花岗岩隧洞开挖及喷锚支护进行模拟计算,分析了施工期、运行期及检修期围岩稳定及支护结构内力,给出了施工期、运行期及检修期围岩变形及支护结构受力情况。对支护结构进行了优化计算,得出优化方式下,满足围岩稳定和支护结构的安全要求。     

大型导流隧洞复合衬砌结构设计简介

糯扎渡水电站导流隧洞采用有限元对施工期隧洞围岩稳定进行分析,提出一次支护设计参数,并利用三维非线性反演分析一次支护设计的可靠性,作为施工过程调整支护措施的参考依据。隧洞混凝土结构衬砌设计主要对内、外水荷载作用的合理取值进行分析,结合施工期围岩稳定分析,采用平面有限元对结构力学法计算结果进行了复核,设计科学、合理。     

不同支护方式下大坡度斜井钢拱架与喷锚支护联合受力分析

目前，对于纵向坡度较大的大坡度斜井，两种不同支护方式(钢拱架铅直向下和垂直洞轴线)对钢拱架与喷锚支护联合受力特性影响的研究较少。结合云南省滇中引水工程香炉山隧洞某斜井工程实际，针对钢拱架铅直向下和垂直洞轴线两种布置型式分别与喷锚支护结构的联合受力，采用三维有限元法对斜井开挖过程中围岩位移、应力和喷层、锚杆及钢拱架的应力进行了计算分析。结果表明：两种钢拱架布置型式下，围岩变形和应力分布规律基本相同，垂直洞轴线布置钢拱架更有利于抑制围岩纵向位移和竖向位移，并使支护结构应力显著减小，对斜井围岩稳定和支护结构受力状态更加有利。围岩条件越差，支护效果越明显。建议大坡度斜井中采用垂直洞轴线的型式布置钢拱架。     

硬梁包水电站地下厂房洞室群围岩稳定性分析

本文采用非线性弹塑性有限元法,通过对二维和三维两种模型的对比计算,分析了硬梁包水电站地下厂房洞周围岩变形特征、应力分布状态、塑性区分布范围及支护受力情况等,初步评价了洞室群围岩整体稳定状况,讨论了拟定支护措施的有效性,为今后支护优化设计提供有益参考;同时进行了地震工况下围岩稳定性分析,结果表明地震作用下洞室围岩稳定性和支护结构安全性是有保证的。     

大型长廊阻抗式调压室三维非线性数值分析

采用三维非线性有限元分析方法，结合泸定水电站调压室的开挖，模拟了大型长廊阻抗式调压室开挖和支护的施工过程。利用改进的锚杆单元模拟支护结构中锚杆的作用。分别从围岩稳定和衬砌结构的受力特性两个方面对调压室进行了分析，给出了围岩支护和结构设计的基本分析方法．可为类似工程提供借鉴。     

不良地质条件下排水隧洞开挖一次支护稳定分析

不良地质条件下排水隧洞开挖后的一次支护对于限制围岩变形、确保围岩稳定及隧洞结构安全具有重要作用。在考虑围岩初始地应力场的基础上,采用三维非线性有限元模型模拟了排水隧洞开挖及一次支护过程,分析了不良地质条件下(Ⅴ类围岩)的围岩应力及隧洞一次支护结构的稳定性,可为隧洞支护三维有限元结构设计优化和合理安排支护时机提供依据。     

锚喷支护在隧洞口开挖中的运用

锚喷支护是利用锚杆和挂网并喷射混凝土加固围岩，阻止围岩变形，防止岩块松动，使支护结构与围岩形成共同工作的整体，以增强围岩的自身稳定能力。将围岩转化为承重结构的一部分，这是地下洞室开挖支护技术的一项重大改革，对节约工程材料、降低工程造价、加快建设进度具有十分显著的作用。锚喷支护是锚杆支护、喷射混凝土支护、锚喷支护是锚杆支护、喷射混凝土支护、锚喷联合支护及锚喷挂网联合支护四种形式的总称。这四种支护形式虽已在实际工程中广泛应用，但阐述其作用和效果的理论还处于探索研究阶段，因此还没有成熟完善的设计理论。现根据现场施工经验，将上述四种支护形式的工作原理、布置形式简要介绍如下。     

TBM隧洞开挖施工过程中围岩稳定及初期支护三维仿真模拟

以新疆某长距离输水隧洞在建工程为研究对象,针对TBM施工中现有的初期支护措施,以结构安全分析提供数据依据为目的。采用三维数值模拟技术,仿真模拟TBM开挖及初期支护的过程,对不同洞段的围岩稳定和初期支护结构受力特性进行有限元分析。结果表明：该工程现阶段初期支护结构能够满足围岩稳定的要求,初期支护结构安全;TBM掘进过程中对已支护岩体扰动范围为2～3倍洞径。     

引水隧洞开挖支护方案围岩稳定的非线性有限元模拟

将围岩与衬砌结构看做整体承载结构,将围岩结构视为弹塑性体,结合工程实例,采用ABQUS非线性有限元软件,对Ⅳ、Ⅴ类围岩洞段进行模拟计算,从塑性变形的角度分析围岩稳定性并提出合理支护方案.模拟分析结果为:Ⅳ类围岩稳定性较差,支护处理后,顶拱塑性区基本消失;Ⅴ类围岩稳定性很差,必须进行超固处理.研究结果对同类型其他引水隧洞工程围岩稳定评价及支护设计具有一定指导意义.     

柔性支护结构对软弱围岩隧道的支护效果研究

将格栅拱架和系统锚杆连接成整体可形成一种柔性支护结构,而这种柔性支护方式在软弱围岩隧道中应用较少。为研究该支护结构在软弱围岩隧道中的支护效果,通过FLAC 3D数值分析软件研究了该支护方式下隧道软弱围岩的应力和位移发展情况。得到如下结论:①得到了隧道各部位主应力发展规律,在新型支护结构下围岩主应力下降幅度较大,后期应力回升最大值约为其下降幅度的1/5,围岩稳定后,拱腰位置围岩应力最大;②新型结构支护围岩塑性区稍大于传统支护方式,但该支护结构更有利于围岩成拱,更大地发挥围岩自承载力;③得到了各施工阶段围岩位移发展趋势,并通过围岩特征曲线展示了该新型支护结构对围岩的作用方式,结果表明该支护结构对软弱围岩支护效果稳定。     

羊曲水电站泄洪洞围岩稳定性有限元分析

隧洞施工过程中的围岩的稳定性分析是工程地质和岩体力学非常重要的研究课题,依据地下结构设计理论和岩石屈服Druck-Prager准则,考虑到了围岩的自身承载能力,采用非线性有限元的方法对羊曲水电站泄洪洞开挖施工过程中围岩的稳定性进行分析,对隧洞围岩开挖支护施工过程进行模拟,分析隧洞围岩位移变形及应力分布规律,为隧洞开挖施工过程中围岩和结构稳定性分析提供依据。     

考虑初期支护作用的引水隧洞衬砌结构配筋计算

我国水工高压隧洞设计规范中并未考虑围岩和初期支护的承载作用,往往使得最终的配筋量偏大,造成了不必要的浪费,并增加了施工难度.为此,结合某水电站引水隧洞,利用数值分析方法,模拟了隧洞施工全过程和初期支护的作用效果,分析了施加初期支护和不施加初期支护情况下的围岩稳定性,根据数值计算成果进行了衬砌结构配筋,并开展了裂缝开展宽...     

引汉济渭工程秦岭隧洞围岩稳定性有限元分析

对引汉济渭工程秦岭引水隧洞开挖的初期支护施工过程围岩结构的塑性变形分布规律进行分析研究,结合计算结果,为初期支护过程围岩的稳定性提供分析依据,以便对现场施工提供合理化建议。采用非线性弹塑性有限元法,依据地下结构设计理论及岩石的Drucker-Prager屈服准则,考虑围岩和初期支护衬砌结构的整体性,对秦岭引水隧洞的Ⅲ、Ⅳ类围岩开挖和初期支护结构的施工过程进行了模拟,计算了开挖施工过程三种不同工况下围岩顶拱及侧向的塑性变形。结果表明:秦岭隧洞初期支护施工过程的三种工况下围岩结构的塑性变形主要集中在顶拱120°范围内及两侧边墙,隧洞围岩结构整体处于安全状态。     

大洞径隧洞钻爆法开挖松动圈超声波长观孔检测应用实例

隧洞围岩松动圈是分析隧道稳定性、进行支护结构设计的一个重要因素。通过对水电施工阶段特长、特大引水隧洞开挖后,采用超声波测试技术对隧道的围岩松动圈长期观测孔的检测应用典型实例,分析松动圈的深度范围及随时间的变化机理,为设计人员对施工设计方案的优化及后期施工方案的制定,提供依据和指导。     

清江水布垭枢纽地下洞室施工开挖数值分析

通过非线性二维有限元计算,对水布垭地下电站洞室开挖围岩的应力与变形进行了分析,探讨了主厂房洞室局部软岩置换、喷锚支护等措施对围岩开挖位移与应力的影响。在此基础上,对设计采用的各种支护处理措施的加固效果以及地下厂房洞室围岩的整体稳定性作出评价。     

鲁地拉水电站地下厂房岩壁吊车梁设计

鲁地拉水电站工程地下厂房吊车梁采用岩壁吊车梁结构。设计时采用《地下厂房岩壁吊车梁设计规范(Q/CHECC 003-2008)》推荐方法对梁体受拉锚杆的截面积、锚固长度以及梁体的抗滑稳定等进行了详细的计算。此外还应用ANSYS程序,采用二维、三维非线性有限单元法,精细模拟了围岩、梁体、锚杆以及岩壁吊车梁与岩体的接触面,对岩壁吊车梁的受力特性进行了系统的计算分析。数值仿真分析结果表明采用接触面单元、锚杆单元,充分考虑了梁体与围岩之间的张开、接触、摩擦以及受拉锚杆与围岩的相互作用,较好地反映了岩壁吊车梁在各种工况下的工作性态及支护机理,对其他工程的岩壁吊车梁的稳定性分析、支护设计有较好的借鉴和指导作用。     

隧洞典型断面围岩稳定性数值模拟研究与支护设计效果分析

隧洞开挖过程中,由于开挖卸荷及扰动的影响围岩出现大变形、局部塌方等工程地质灾害,严重威胁到施工安全及进度.本研究依托杨房沟水电站引水隧洞工程,选取了典型断面,开展了数值分析研究,获得了应力场、变形场和塑性区分布特征.通过有限元数值模拟方法,对不同类型围岩区隧洞开挖后围岩稳定性特征以及初期支护效果进行分析,为优化支护设计...     

基于无导洞方法的连拱隧道结构设计与施工研究

以黄延高速公路羊泉沟连拱隧道为依托,提出在IV级围岩中采用无导洞施工方法,采用工程类比对该隧道结构支护参数进行了多方案比选,介绍了该隧道的工程地质水文地质概况、支护结构设计、施工工序安排与要点。基于有限元方法对其施工全过程进行了三维数值分析,获得了隧道结构体系力学性状随施工过程的变化规律,为设计与施工方案提供了理论依据。     

陕西何家梁隧道地应力测量及围岩稳定性评价

基于何家梁软岩隧道的工程地质条件与三维水压致裂地应力测试方法,测量并分析了工程区地应力分布规律,并采用FLAC3D数值分析软件对隧道开挖稳定性进行了评价。结果表明:自重应力是该地应力场中的主要影响因素,测区应力场为高应力水平,隧道开挖后,边墙中上部及拱顶有不同程度的下沉,周边位移相对值仍在规范允许范围之内。测试及数值分析结果可为工程区隧道开挖的稳定性分析及安全支护提供参考,可对类似软岩隧道的地应力测试及分析提供借鉴。     

乌东德水电站洞室开挖围岩应力重分布的数值分析

为研究锚杆支护作用对乌东德水电站地下洞室围岩应力状态的影响,采用FLAC 3D软件进行数值模拟分析.模拟结果表明,设置锚杆支护提高了洞室开挖过程中围岩的最小主应力,围岩整体稳定性大幅提高;在地下洞室开挖面的顶板、顶板与侧墙以及四周全断面分别设置锚杆支护,得到的最大主应力增量分别为0.93、2.46 MPa和6.50 M...