基于松动圈-位移增量监测信息的高地应力下洞室群岩体力学参数的智能反分析

考虑到高地应力下洞群围岩力学行为独特性和深部地下工程研究需要,提出大型洞室群岩体参数的智能反演新方法。该方法是采用弹脆塑性本构CWFS模型,以分步开挖引起的松动圈和位移增量监测信息为输入,首先通过参数敏感性分析确定待反演的参数,再建立位移增量–松动圈深度的联合适应度函数,用进化神经网络–遗传算法求得待反演参数的数值,并进行后续开挖引起的位移演化的灰色关联度分析和松动圈的实测值与计算值对比对反演结果进行检验的反分析方法。用该方法对具有高地应力特征的拉西瓦水电站花岗岩地下洞室群围岩的力学参数进行了反演,通过地下洞室群的第2～6层开挖引起的位移增量和松动圈的测试值,反演求出相关5个岩体力学参数的值。用反演所得的参数值对第7步开挖引起的位移增量和松动圈变化进行计算分析,结果表明该方法的正确性。     

围岩松动圈的弹塑性位移反分析方法探索

在按弹塑性理论进行地下工程设计与分析时，真实工作状态下岩体力学参数的确定十分重要和必要。为确定这些岩体力学参数，从洞室监测过程中的实际情况出发，根据掌子面的推进过程与监测位移间的变化情况，将监测位移进行弹塑性分离，从而提出一种行之有效、易于工程实际操作的考虑围岩松动圈的弹塑性位移反分析方法。该反分析方法所得结果与设定值吻合良好，并通过工程实例得到验证，为工程实践提供一个切实可行的实施方案以确定这些有用的参数，是岩土工程信息化设计、施工的重要手段。     

围压对巷道围岩应力分布及松动圈的影响

使用FLAC模拟了巷道底板下方的一列单元（36个）不同围压时水平应力（与圆巷环向应力类似）及垂直应力（与径向应力类似）的分布规律。在峰值强度之前及之后,岩石的本构模型分别取为线弹性及莫尔库仑剪破坏与拉破坏复合的应变软化模型。水平应力是连续的,其峰值位于弹性区,这是由于单元在屈服之后,在叠代（为了达到平衡状态）过程中发生了应变软化。在塑性区,水平及垂直应力均是上凹的。当水平应力达到峰值之后,水平应力是上凹的,垂直应力是上凸的。距离巷道底板的距离越远,垂直应力越大。随着围压的增加,水平应力的峰值近似线性增加;垂直应力的峰值与围压的偏差增加,这意味着剪切应力也增加。当围压较低时。松动圈的外边界近似为圆形,应变软化区类似圆环。当围压较高时,松动圈的外边界为矩形,应变软化区为薄壁矩形。随着围压的增加,松动圈的厚度增大,而应变软化区的尺寸不改变。     

玛河隧洞围岩与衬砌结构的应力位移分析

对玛河隧洞围岩及支护系统进行了三维非线性数值模拟,对工程典型断面在不同工况下的围岩变形和应力分布进行了模拟分析。结果表明:隧洞开挖后,围岩出现了不同程度的应力重分布,洞室四周出现明显的塑性区;而最大变形一般出现在左、右侧墙的上部附近。衬砌支护后,围岩位移减小,塑性区范围也明显减小,隧洞围岩整体处于稳定状态。     

关于位移反分析的某些考虑

为了进一步提高位移反分析应用研究的水平,需要认真考虑试验洞开挖引起的松动圈对反演结果的影响和如何不断地提高位移反分析的精度等问题。为此,本文探讨了有关考虑松动圈影响的位移分析法和反演正算综合预测法的原理。     

卵砾石层中隧道考虑松动圈的位移反分析应用

研究了考虑围岩松动圈的位移反分析在卵砾石层隧道工程中的应用.由于江苏省常宁高速公路茅山隧道大部分处于卵砾石地层中,围岩稳定性差,隧道埋深浅,必须采用隧道信息化施工.为了确保隧道施工的安全进行,将隧道简化为平面应变问题,实现了位移反分析计算,采用考虑围岩松动圈的双介质模型,反演松动圈的弹性模量.然后利用有限元法,对隧道动态施工过程进行了仿真数值模拟研究,并将计算分析结果反馈设计和施工,进而调整设计,指导施工,确保了工程的安全施工.     

卵砾石层中隧道考虑松动圈的位移反分析应用

研究了考虑围岩松动圈的位移反分析在卵砾石层隧道工程中的应用。由于江苏省常宁高速公路茅山隧道大部分处于卵砾石地层中，围岩稳定性差，隧道埋深浅，必须采用隧道信息化施工。为了确保隧道施工的安全进行，将隧道简化为平面应变问题，实现了位移反分析计算，采用考虑围岩松动圈的双介质模型，反演松动圈的弹性模量。然后利用有限元法，对隧道动态施工过程进行了仿真数值模拟研究，并将计算分析结果反馈设计和施工，进而调整设计，指导施工，确保了工程的安全施工。     

基于围岩松动圈的地下工程参数场位移反分析

 受爆破松动影响,地下洞室开挖后围岩强度会有所降低,根据松动损伤程度将其视为一个连续的三维“参数场”。由围岩松动圈的形成机制,分析地下洞室开挖后松动圈的计算方法,提出考虑松动圈的围岩参数场增量位移反分析法。针对岩土工程反分析计算量巨大的实际问题,对反演计算过程进行了基于MPI的主从式并行框架改进,运用计算机集群网络进行并行计算,减少了迭代计算次数和计算耗时,极大地提高了计算效率。通过对溪洛渡水电站右岸地下厂房的参数反演,得到了较好的反演效果,验证了此法的可行性和合理性。依据反演得到的参数场对现有支护设计及洞室围岩稳定状态进行评价,并对后续开挖进行预测,为工程设计施工提出合理建议,为地下工程参数反演提供了一种新方法和新思路。     

深井巷道围岩松动圈影响因素实测分析及控制技术研究

对千米深井,按５个水平、不同岩性及是否受采动影响的围岩松动实测分析揭示了松动圈与开采深度、围岩强度、等的关系,进而探讨了深井、松动圈巷道合理控制技术,据此行了工业性试验,取得良好的效果。     

软弱围岩隧洞位移和应力释放规律研究

软弱围岩强度低、自稳能力差,在隧洞施工中易引起不同程度的塌方,造成生命财产的损失。因此,研究及时支护情况下软岩隧洞围岩的位移和应力释放规律显得尤为重要。笔者采用三维数值方法系统研究了隧洞开挖过程中的位移变化规律,并结合二维数值分析方案研究了围岩应力释放系数随工作面推进的关系。研究表明:(1)埋深、洞径和洞型等对拱顶位移释放系数影响较小,而岩性对其影响显著;(2)拱顶位移释放随应力释放变化过程大致可分为3个阶段,且岩性越差达到相同位移释放率时所需的应力释放率也越大;(3)研究断面前后一倍洞径是围岩应力调整的主要阶段,且应力释放率随岩性的弱化而增强;(4)初期支护对岩性较差的隧洞效果更明显。     

松散破碎围岩浅埋隧道施工及监测分析

以李家冲隧道为例介绍了浅埋隧道施工技术,并对隧道周边位移收敛、拱顶下沉和地表下沉等进行了量测,分析和总结了三者的变化规律,阐述了隧道施工对监测数值造成的影响,对今后同类隧道工程具有一定指导意义。     

软岩深埋隧道位移流变分析

结合某铁路软岩深埋隧道,利用FLAC3.0有限差分法进行了位移模拟计算,选取较适合的伯格斯弹—粘塑性体模型模拟分部开挖施工,模拟中选取了4个关键点进行观测,结果表明计算的变形接近实测数据。     

隧道围岩位移智能化反演研究

在分析隧道工程特点及围岩位移反分析研究现状的基础上,着重介绍了三种位移智能反演方法的原理、特点及普遍存在的问题,经研究证实了隧道位移智能化反演结果的正确性,对隧道围岩稳定性评价、信息化施工及岩石力学反问题研究具有重要意义.     

多点位移计在隧道中岩墙围岩位移稳定性分析

介绍了多点位移计的测试原理及埋设安装方法,结合工程实例,从初始值选取、技术参数、量测数据处理等方面,阐述了多点位移计在隧道围岩稳定性分析中的应用,为隧道施工提供了依据。     

圆形洞室四层层状围岩位移弹性分析

以圆形洞室四层层状岩石围岩为研究对象,建立了弹性分析模型,推导了围岩应力区内的位移解。根据弹性力学中的平面应变理论,不考虑围岩的塑性变形,利用已知的应力方程、物理方程、几何方程,通过逐步分层而得到位移解。     

隧道破碎围岩稳定性分析研究

随着公路隧道的建设越来越多,隧道在修建过程中地质灾害问题多种多样,其中围岩失稳问题尤其突出。通过对围岩稳定性分析预判,采用多种方法对破碎围岩隧道开挖与支护方案的合理性进行分析,从而指明未来隧道破碎围岩稳定性的发展方向。     

Back analysis of surrounding rock parameters of tunnel considering displacement loss and space effect

Bulletin of Engineering Geology and the Environment - Displacement back analysis is often performed to estimate rock parameters in tunnel construction. However, most researchers use the final...     

铁路隧道松散破碎围岩塌方特征数值模拟分析

结合某隧道塌方的实例,通过现场实验和理论分析,得到了隧道塌方的主控因素是围岩的结构强度,指出改善围岩的物理力学特性,提高围岩的自承能力及其整体性是控制隧道塌方的主要措施,运用二维离散元程序软件对帮部岩性弱结构、两种位于顶板不同深处的顶板岩性弱结构模型进行数值模拟,再现了隧道顶板岩层离层、弯曲、沉降、开裂直至塌方的全过程。     

某电站模型洞围岩位移反分析及预测研究

张河湾抽水蓄能电站位于河北省井陉县测鱼镇甘陶河干流上。电站安装4台单级混流可逆式水泵水轮机组,总装机容量为1000 MW。地下厂房开挖尺寸(长×宽×高)为151.1 m×23.4 m×48.3 m。为进一步研究地下厂房围岩稳定性和优化设计参数,在地下厂房近旁进行了模型洞围岩观测试验研究,依据模型洞围岩收敛位移、钻孔多点位移、锚杆应力观测结果,进行了反分析,计算结果:水平应力2.52～2.88 MPa,应力比值0.7～0.8,弹性模量26.0 GPa。依据反分析的围岩初始地应力及变形参数,对主厂房及主变室围岩位移及应力分布进行了预测,结果表明,围岩变形均较小,且与地下厂房围岩位移实测值一致性较好。     

锦屏辅助洞高地应力围岩稳定性数值模拟分析

在深入研究锦屏辅助洞高地应力分布规律的基础上,建立起高地应力作用下隧洞围岩结构非线性有限元仿真计算模型,通过计算分析得出了不同的应力状态下围岩的应力和塑性区发展情况。计算结果表明,隧洞局部出现严重破坏,由于岩体完整,因而整体稳定性较好。