地下厂房洞室群岩体参数的增量位移反分析

考虑大岗山水电站地下厂房洞室群围岩参数获取的复杂性和不确定性,提出针对大型地下洞室群分层开挖的岩体参数增量位移反演分析法,采用粘弹性（H-K）本构模型,基于地下厂房分层开挖实测位移,通过合理选择待反演参数,以每层开挖引起的增量位移计算值与实测值残差平方和为目标函数,利用遗传模拟退火算法优化目标函数,实现各向同性粘弹性参数的增量位移反分析。对反演得到的等效岩体参数进行正演分析,再对后续厂房开挖引起的围岩增量位移进行预测,可进一步判断围岩稳定性。     

某隧道围岩参数反演分析及实时施工应用

以某隧道监测到的隧道围岩位移变形数据为依据,选取围岩岩体的弹性模量E与初始地应力侧压力系数K作为反演参数,采用黄金分割法和FLAC3D数值模拟对隧道洞口浅埋段及洞身段围岩进行位移反分析优化计算。在此基础上将反分析得到的围岩力学参数应用于掌子面前方围岩变形的数值模拟计算,将其结果与隧道施工中监控量测结果进行对比,验证了位移反分析在隧道施工中实时应用的可行性,并将拱顶沉降量的预测结果用于设定围岩开挖的预留变形量,通过控制超挖量,减少喷射混凝土用量,节约工程成本。     

大型地下厂房围岩参数反演及位移监测分析

基于卸荷岩体力学分析方法建立了考虑岩体强、弱卸荷区地下洞室二维ADINA有限元模型,建立了BP神经网络模型,采用搜索算法确定了训练误差最小网络训练参数,将训练好的网络保存并用于仿真,利用工程监测的位移资料反演了岩体主要参数,参考卸荷岩体力学参数折减方法确定了卸荷区岩体参数,并将反演的参数代入有限元模型计算,计算位移值与监测位移值的对比结果表明,二者吻合较好,反演的参数可靠性较大.     

石英云母片岩时效特性及流变参数反分析

某水电站引水隧洞围岩主要为石英云母片岩,具有显著的蠕变特性。结合该水电站试验洞洞壁位移监测结果,分析了洞室开挖后围岩的时空效应,基于位移反分析法,利用自编神经网络计算程序对幂律型流变模型参数A、n、m进行反演,并将获得的测线位移计算值与实测值相对比,以分析参数的合理性。结果表明,洞壁两侧变形最大,边墙次之,顶拱变形最小;反演得到A为6.687 6×10-17、n为1.967 1、m为-0.918 5,且位移计算值与实测值具有较高的吻合度,表明反演参数合理可靠。最后结合流变参数的反演结果,对该工程调压井开挖后支护时间进行探究,研究发现在洞室开挖15d后进行支护是合理的。     

基于BP人工神经网络的引水系统平硐围岩参数反演分析

鉴于影响围岩稳定性的一个重要因素是岩体的开挖、卸荷过程引起围岩质量劣化和变形,基于卸荷岩体力学理论及方法,利用BP人工神经网络对丹巴电站平硐围岩参数进行了反演,有效降低了参数选取过程中的主观因素,并将反演所得参数代入三维模型进行数值模拟计算。结果表明,计算所得的测线收敛值变化趋势与监测数据大致相同,可见利用BP人工神经网络能获得反映岩体真实性能的参数值。     

深埋节理岩体隧洞开挖与支护的3DEC模拟

针对埋深大、结构面复杂的隧洞稳定性及支护效果,应用离散元法对建立的节理岩体隧洞模型分别模拟隧洞开挖与支护后的隧洞围岩应力及位移变化。结果表明,隧洞开挖后围岩变形稍大,并需考虑地下水对隧洞围岩的影响,需对隧洞进行支护处理;支护后的隧洞围岩位移变形减小,围岩稳定性得到增强。     

桐柏抽水蓄能电站围岩变形回归分析

分析了桐柏抽水蓄能电站地下厂房开挖期间围岩变形特性,并采用岩体粘弹性位移反分析方法,反演得出地应力、弹性模量及粘性参数。该分析方法可指导围岩支护设计和后期或相邻工程的施工方案的改进。     

地下厂房洞室群开挖卸荷力学特性及岩体质量评价

针对地下厂房洞室群开挖导致围岩卸荷回弹、岩体质量发生劣化问题,以金沙江某地下厂房洞室群为工程背景,基于卸荷岩体力学理论,采用有限差分法研究了洞室群各期开挖对洞周围岩卸荷力学特性的影响,并根据岩体开挖卸荷后的力学参数,采用岩体分类指数法对洞室群开挖后的岩体质量进行评价。结果表明,随洞室群的施工开挖,洞周围岩卸荷区不断发生演化,其卸荷区深度、范围逐渐增大;洞室群开挖完成后,三大洞室间均有程度不同的卸荷贯通区出现;洞周围岩部分卸荷区岩体质量由开挖前的Ⅱ类变为Ⅲ类。     

基于深埋隧洞围岩反馈分析的摩尔库伦准则优化

传统摩尔库伦准则作为一种线性强度准则并不能准确地描述深部岩体的非线性强度特征。借鉴土工原理经验,基于遗传算法对硬岩围岩参数反分析,利用随围压变化的围岩参数内摩擦角反映深埋岩体的强度非线性行为,优化摩尔库伦准则。在对比遗传算法和人工神经网络对深埋硬岩围岩参数反分析的基础上,利用ABAQUS有限元软件平台,从理论分析和实例计算两方面验证该改进强度准则的合理性。结果表明,应用改进的摩尔库伦强度准则正演的测点位移增量值更接近监测数据,该准则对深埋隧洞硬岩围岩有较好的适用性。     

基于点估计－有限元法的地下厂房开挖变形与扰动的概率分析

大型地下厂房沿轴线方向一般可达几百米,导致岩体材料参数存在一定的空间变异性,采用确定性参数取值必然导致分析结果与工程实际之间存在差异,影响厂房的围岩扰动和稳定性判断。对此,将点估计—有限元的概率分析方法应用到地下厂房围岩变形的概率分析中,研究岩体力学参数空间变异的概率处理方法对围岩稳定性的影响;通过分析围岩变形及扰动,提出了一种基于变形标准差的围岩开挖扰动敏感性判断方法。以某抽水蓄能电站为例,采用正态分布描述了围岩力学参数的空间变异性,进而设计了16种地下洞室群围岩开挖稳定性分析方案。结果表明,采用考虑岩体力学参数空间变异性的概率分析方法能够准确判断出围岩各部位可能的变形量值,为稳定性判断提供更准确的依据;基于提出的开挖扰动敏感性判断方法能直接描述围岩开挖形成的关键扰动区域,在研究案例的地应力和节理分布等地质条件下,开挖扰动敏感区域主要为高边墙处。     

层状岩体引水隧洞围岩稳定性数值模拟分析

为研究不同产状下层状岩体引水隧洞在施工中围岩稳定性特征,以青海省引大济湟部分引水隧洞为例,建立不同岩层倾角下引水隧洞的三维有限元计算模型,计算不同倾角下层状岩体引水隧洞的围岩位移、塑性区范围、最大主应力及支护结构内力的变化规律。结果表明,拱顶沉降与底板隆起在岩层倾角为45°+φ/2(φ为岩体内摩擦角)时达到峰值;0°倾角时水平收敛最大;90°时塑性区和位移较大值分布在两侧直边墙顶部和底部,易发生边墙折断破坏;岩层倾角为0°、90°时最大主应力沿隧洞断面近似呈对称分布;30°～70°时最大值点随层理面平行方向移动。支护结构内力较大的围岩倾角是0°倾角,该角度上拱圈各点弯矩较大,应注意拱顶弯折破坏,不同岩层倾角下二衬计算安全系数均满足规范要求,在施工时应充分重视二衬施做前围岩的变形监控。     

输水隧洞施工过程数值模拟及参数反演

分析围岩稳定、确定合适的支护方案需确定真实的围岩参数,但开挖前很难确定围岩的参数和支护的具体方案。为此,利用有限元法模拟爆破产生的松动圈、松弛圈的状态,并结合某实际工程,分析了围岩在施工过程中的位移变化和应力变化,根据实测的收敛变形对弹性模量进行反演。结果表明,数值模拟计算值与现场实测数据拟合度较高,反演出的围岩参数可信,为施工期的安全监测和稳定运行提供了参考依据。     

破碎围岩中输水隧洞双护盾TBM卡机分析及其脱困措施

为分析复杂工程地质条件下的TBM卡机事件原因及其脱困措施,以兰州市水源地建设工程输水隧洞T9+199.5附近典型的双护盾TBM卡机事件为例,首先通过详细调查卡机事故现场情况,确定此次卡机事件为TBM前盾、伸缩盾外壳受岩体挤压而造成;其次基于地质分析和计算力学方法,得到岩体的挤压变形主要由破碎围岩的碎胀导致,卡机部位主要为拱顶右上方和拱底左下方;最后结合力学分析结果和工程经验,选取侧导坑法作为卡机脱困方法,实现了此次TBM卡机的顺利脱困。研究结果可为类似TBM卡机原因分析及工程处理措施提供参考。     

改进GSI方法在大跨度桥梁边坡参数取值中的应用

在岩体边坡工程中,节理岩体的内摩擦角、黏聚力等抗剪强度参数是岩体边坡稳定性分析评价以及工程安全设计的一项十分重要的参数。Hoek和Brown提出的确定岩体强度指标的GSI方法,根据现场揭露岩体的结构和结构面表面等特征对岩体质量进行现场评分,对岩体的强度指标进行估算,并与室内及现场试验得到的结果互为补充,为边坡岩体力学参数的选取提供参考。结合某大桥工程边坡岩体力学强度参数的取值,介绍GSI方法在实际工程中的应用及需要注意的方面,证明其在岩体边坡工程中岩体力学参数取值的适用性。在此基础上,进行边坡稳定性计算分析,论证了大桥边坡的稳定性。     

引水隧洞穿越大型断裂带围岩力学响应

针对引水隧洞地质条件复杂、岩性差异大的特征,建立仿真三维模型,采用Mohr-Coulomb弹塑性本构模型,以分段开挖方式,对比纯开挖、支护开挖围岩径向位移、应力响应差异,分析研究隧洞穿越大型断裂带过程中的围岩力学行为。结果表明,断裂带右侧初始自重应力明显偏低,附近石灰岩段存在应力集中现象,开挖后断裂带左侧洞顶径向位移明显大于右侧;纯开挖时,已开挖部分洞壁径向应力趋于零,掌子面前方约3倍洞径范围应力释放与应力集中现象突出,各分段掌子面附近出现径向位移极小值点;开挖支护时,已开挖部分洞壁径向应力维持在较高水平,处于三向压缩状态,掌子面前方应力集中现象减弱,在各分段开挖掌子面前方应力释放区内,径向应力极小值点和径向位移极大值点一一对应,间接反映支护时机对围岩力学响应的影响。研究成果可为引水隧洞施工提供指导。     

大断面隧洞上穿既有隧洞结构安全分析

为分析丽水机场沙溪排水隧洞上穿既有玉溪引水隧洞工程可能造成的影响,采用有限元模拟法,综合考虑了大断面隧洞开挖引起的围岩应力重分布和爆破振动影响,研究了新建大断面隧洞自身的围岩受力和变形特征,及新建隧洞开挖、爆破施工引起的既有隧洞衬砌受力变形及动力响应。结果表明,在完成开挖后,新建排水隧洞的最大位移发生在拱顶处,围岩及衬砌结构受力变形满足设计要求;既有隧洞沿竖向发生隆起变形,最大隆起量为6.3mm,横向拱腰处发生向内的水平位移,最大水平位移为0.76mm,最大值均发生在隧洞交叉点处;既有隧洞衬砌结构最大压应力为30MPa,无拉应力,满足衬砌结构抗压和抗拉强度要求;新建隧洞爆破施工导致既有隧洞的最大质点振动速度满足爆破安全规程规定,说明新建大断面隧洞采用分层分块小断面控制爆破施工技术可有效控制爆破施工对临近结构的影响。     

深埋隧洞工程的支护方式对围岩稳定性的影响研究

利用三维拉格朗日有限差分法对某深埋隧洞工程进行分步开挖支护数值模拟,对比分析了隧洞在无支护、锚杆支护、衬砌支护及复合支护下围岩的应力、位移和塑性区分布,对地下隧洞工程设计与施工提供了参考依据.     

裂隙岩体渗透性参数的进化反演方法及其应用

提出了裂隙岩体渗透参数反演的进化方法，详细介绍了参数反演的步骤，应用该方法对某水电站工程左岸高边坡地区岩体渗透性参数作了反演，计算结果精度较好，与实际地质资料分析结论基本一致，表明进化反演方法应用在实际工程中是可行的。     

岩石力学参数对TBM掘进速率的影响分析

为分析岩石物理力学性质对全断面岩石掘进机(TBM)掘进速率的影响,根据南水北调西线工程中的围岩地质条件,利用三维离散元程序3DEC建立了TBM滚刀破岩三雏仿真模型,分析了岩石力学参数不同时TBM掘进速率的变化规律,并用最小二乘法拟合了TBM掘进速率与岩石力学参数之间关系的直线图.结果表明,在一定范围内TBM掘进速率随岩石单轴抗压强度和弹性模量的增大而降低,随岩石泊松比的增大而增加,为南水北调西线工程引水隧洞TBM施工提供了数值依据.     

基于卸荷理论的地下厂房三维数值位移监测分析

根据地下厂房的地质条件与开挖情况,基于卸荷岩体力学理论建立FLAC3D三维数值模型,采用相关监测数据对力学参数进行反演分析,发现位移计算结果与监测数据较吻合,表明建立的力学模型合理、力学参数合适.对比分析0+000.0、0+062.0、0+108.5剖面在开挖、卸荷、加固各工况下的塑性区演化过程可知,加固工况下三剖面强卸荷区的塑性区相对于卸荷工况明显减小,且0+108.5剖面主变洞下方的塑性区消失,表明设计锚固方案可行有效.