地下大跨度隧道开挖支护过程的数值模拟

地下洞室开挖和支护过程的应力南应变状态对隧道工程安全性评估至关重要.文章采用LS-DYNA软件的动力松弛法确定围岩和结构的初始应力和应变状态,然后对开挖、喷锚支护和衬砌支护过程进行数值模拟,分析了围岩Von-Mises应力、塑性应变、最大主应变和位移变化情况.分析表明:开挖和支护方案对围岩应力和应变状态影响较大.大跨度地下工程在开挖和支护过程中出现的塑性变形主要局限于锚杆能够达到的区域,说明喷锚支护设计方案合理;另外,在围岩中会出现一定规模的拉伸应变,主要区域集中在围岩直墙和底板的交界处,但喷射混凝土和衬砌上没有塑性应变发生,拉伸应变的数值也很小;锚杆上的轴力远小于锚杆能承受的最大拉伸轴力,开挖和支护过程结束后整个结构系统均是安全的.     

基于3DEC的锚杆支护超大跨度洞室抗爆性能数值模拟

为研究锚杆支护对超大跨度洞室动力响应的影响,对锚固支护的地下洞室在顶爆作用下的破坏形式进行了数值模拟研究,并基于3DEC软件参数化建立了不同锚杆支护结构,分析了锚杆间距、长度和直径对超大跨度洞室抗爆性能的影响.数值分析结果表明,将超大跨度洞室拱顶附近岩石用锚杆连接,共同承载压力,有效地降低拱顶的动力响应;锚杆支护效果随着锚杆间距的减小、直径的增大而增强;随着锚杆长度的增加,拱顶挠度先减小后增大;相同锚杆用量情况下,改变间距对超大洞室支护效果的影响最大,改变直径影响次之,改变长度影响最小.     

节理岩体地下洞室稳定性的静动力响应分析

节理岩体地下洞室在地震作用下的安全响应是众多专家学者关注的问题之一,本文针对该问题采用三维离散元法研究节理地下洞室的稳定性,建立了一个含节理组的地下洞室模型进行分析研究。分别对洞室开挖后在常规荷载作用下的响应、洞室开挖后在地震荷载作用下的响应以及开挖支护后在地震荷载作用下的响应等三种工况进行模拟,得出了洞室在三种工况下的应力和位移变化情况。研究表明:地震对洞室的破坏非常大且时间短暂,支护后的洞室围岩能够使破坏时间延迟,在一定时间内增强了洞室围岩的抗震能力。本文的工作不仅对含节理的地下洞室开挖后的围岩变形和支护提供借鉴,而且对地下洞室和隧道的抗震设计具有指导意义。     

深埋超大跨度地下洞室围岩稳定性研究

在深埋超大跨度地下洞室的开挖过程中,若支护方式和开挖方法不合理,易导致坍塌、大变形等失稳破坏现象,保证洞室的稳定性是施工过程中的核心任务,而现阶段国内外尚无明确标准对于地下洞室的稳定性定量分析,本文采用强度折减法对于深埋超大跨度洞室围岩稳定进行理论研究,得到了不同围岩等级下的安全系数,并对地下洞室破坏形态进行研究,为支护设计提供参考。     

水泥药卷预应力锚杆施工技术

随着水利水电工程的高速发展,地下洞室工程的规模也随之不断增大,以大跨度,高边墙著称的地下厂房尺寸越来越大。在地下工程的设计和施工中,为了及时限制有害变形的发展,保证围岩的稳定,洞室开挖中适时支护是非常必要的。根据工程的不同情况,要做到及时支护,采用喷混凝土、锚杆、预应力锚杆或联合支护的方式最为行之有效。其中以预应力锚杆加固的效果最为明显。     

桐柏抽水蓄能电站地下洞室群开挖的三维非线性仿真计算

对桐柏抽水蓄能电站地下洞室群开挖过程进行了三维非线性有限元计算和分析,得到了各工况下洞室开挖后围岩的变形和应力状态以及锚杆的应力数值,同时分析了塑性区的发展过程和分布范围。从而全面地了解洞室在施工过程中的变形和受力特征．掌握了洞室开挖过程中的稳定性特征。计算结果不但为桐柏抽水蓄能电站地下洞室的设计、监测和施工提供有价值的研究成果,具有重要的参考价值,而且所采用的方法和计算策略,对于同类工作也具有较大的参考作用。     

江口水电站地下厂房洞室围岩弹塑性数值分析

采用二、三维弹塑性有限元方法,对江口水电站地下厂房洞室群围岩开挖及锚杆支护进行模拟,研究洞室在开挖过程中及完成后围岩的的变形与应力,并对地下厂房洞室群围岩的整体稳定性作出评价.     

爆炸平面波作用下大跨度洞室的抗爆性能研究

为研究大跨度洞室在爆炸平面波作用下的抗爆性能,采用Froude相似理论对大跨度洞室在锚喷衬砌支护与不支护两种情况下进行抗爆模型试验,比较和分析两种洞室在不同工况下位移、应力、和应变的差别。结果表明,两种洞室的拱顶位移集中现象最明显,开始毛洞拱顶垂直应力略大,但随着药量的增加和爆距的减小,支护洞室拱顶应力逐渐增大直至大于毛洞受力。以其临界破坏荷载计算安全系数显示:毛洞仅相当于支护洞室的50%。对洞室的临界破坏进行数值模拟发现:各工况下,毛洞拱顶部位及其周边岩体产生的位移形变均大于支护洞室,主要是锚喷衬砌支护对洞室周边围岩的刚度、密度影响,减小拱顶荷载集中,增强了洞室的抗爆能力。数值模拟与试验结果基本一致,表明研究结论可靠性较高,对后续开展大跨度洞室抗爆模型试验和抗爆加固技术研究具有重要的参考价值。     

喷锚支护洞室抗爆现场试验锚杆应变研究

如何提高地下洞室的抗爆能力对国防和民用地下结构设施有着重要的工程意义,而锚杆锚固支护是常见的洞室加固方法。结合现场爆炸试验,介绍了三种锚杆锚固洞室,分析在不同形式锚杆锚固体系的作用下,位于洞室各个位置的锚杆内部应变情况,对比分析了第五炮次作用下锚杆的应变时程曲线,以及到达最大应变的时刻和最大应变所在锚杆位置,其中,短密锚杆锚固作用下锚杆应变数值较小,长密锚杆次之,常规锚杆应变较大;另外,本次试验还对比分析了两种锚杆垫板锚固效果,从抗爆效果上看,碗形垫板具有更好的锚固效果。本文总结出较好的锚杆锚固形式,为工程实践提供一定的借鉴。     

大断面地下洞室开挖优化数值模拟

以开挖扰动导致围岩塑性区面积最小，围岩中最大位移最小和支护结构受力最小或支护结构安全系数最大为评判准则，采用数值方法对某大跨度、高边墙地下洞室在同一断面不同的开挖步序进行了优化，其优化结果与实际中采用的开挖顺序一致，对于类似大断面地下洞室的建设具有一定的参考价值。