蓄集峡水电站深埋调压井施工开挖数值仿真

蓄集峡水电站调压井表层岩体风化严重,开挖深度大,下部岩体卸荷作用较强,施工期围岩稳 定性问题突出。为探究施工方案对调压井围岩稳定性的影响,结合工程地质条件,利用三维非线性有限 元技术对调压井的开挖与支护进行精细模拟,得到无支护条件下围岩的变形特征和力学行为规律,以及 喷锚支护措施对围岩的应力变形及塑性区的影响。随着开挖的进行,围岩变形和应力逐渐增大,最大值 分布区也不断变化。受开挖卸荷影响,围岩均向井内发生变形,最大水平位移主要分布在表层风化围岩 和井筒底部围岩附近。连接管与井筒衔接处围岩应力集中十分显著,井筒深处围岩出现局部塑性松动 圈,围岩开挖稳定性较差。施工期围岩经喷锚支护后,围岩变形量显著减小,应力集中有所缓解,塑性区 发育得到有效的限制,调压井整体稳定性较好。     

复杂地质条件下地下硐室群开挖支护的效果评价

以某拟建抽水蓄能电站地下厂房硐室群为例,考虑含有断层及岩脉的复杂地质条件,采用三维数值方法计算硐室群开挖过程及喷锚支护过程围岩受力特性,进而评价喷锚支护的实施效果.研究结果表明:厂房硐室开挖完成后,硐室与断层及岩脉夹层交叉部位的围岩变形发生突变,在支护措施完成后,位移量减小;断层及岩脉夹层与硐室拱座部位、硐室边墙与底板的交汇处等局部位置出现明显的应力集中,支护措施的实施改变了局部围岩应力场的分布,使得局部围岩压应力增大,拉应力减小;毛洞和支护完成后的硐室围岩塑性区分布规律及部位基本相同,硐室围岩塑性区分布范围随支护强度的增加而减少,支护措施的实施有效地降低了硐室围岩塑性区;从围岩变形量、特征应力及塑性区分布等综合判断,该地下厂房硐室支护效果明显,能够使围岩稳定性提高.     

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。     

大型地下岔管开挖过程中喷锚支护措施优化研究

大型地下洞室开挖过程中所采取的喷锚支护措施是影响洞室围岩稳定性的主要因素之一。结合某水电站尾水系统地下岔管所处的实际地形地质条件及岔管结构特点,采用三维弹塑性有限元法,研究不同喷锚支护措施条件地下岔管围岩的应力场、位移场分布规律,对比分析围岩的稳定性,提出较优的喷锚支护方案。     

地下竖井闸室围岩稳定施工过程的数值仿真分析

本文结合溪洛渡水电站左岸导流洞竖井闸室工程，在全面考虑计算域的地形、围岩条件、分级开挖和喷锚支护程序的基础上，运用三维非线性有限元法，确定了施工期间计算域围岩潜在塑性破坏分布范围，探讨了相邻闸室之间围岩潜在塑性破坏贯通与否，验证了设计的分级开挖高度能否满足围岩稳定要求，以及设计的喷锚支护程序能否有效地控制围岩潜在塑性破坏扩展等问题。     

洞口隧道与洞旁支护体同步开挖施工工况研究

依托西南某隧道，通过有限元软件Ｐｈａｓｅ２对不同开挖工况下的开挖过程进行了数值模拟，分析了不同开挖工况下围岩塑性区分布情况、围岩支护结构最大主应力及位移情况。结果表明:通过围岩塑性区的分析对比，在同步开挖中，分部开挖法优于上下台阶法；通过围岩支护结构最大主应力与位移的分析对比，宜采用隧道深埋侧部分与洞旁支护体同步开挖。     

句容抽水蓄能电站地下厂房洞室群支护措施研究

针对句容抽水蓄能电站地下厂房洞室群复杂的工程地质条件,参考类似工程支护设计经验,以柔性的系统喷锚支护为主,拟定3种不同的支护方案,运用3DEC建立数值分析模型,并基于该模型对地下厂房洞室群不同支护方案进行围岩稳定分析。通过对地下厂房洞室群3种支护方案的围岩变形、围岩应力及塑性区分布等多方面进行分析、比较,结合考虑工程投资、施工工期、施工组织等多方面影响因素,最终确定适合该地下厂房洞室群的合理支护措施。     

软岩隧洞喷锚支护特性分析

提出第三系软岩隧洞施工时要尽量避免围岩受到水的浸泡作用,需采取及时而有效的支护措施,避免围岩过度松驰产生破坏.隧洞断面宜采用曲线形状.认为:在特定条件下,应用喷锚支护作为永久衬砌是可能的,若围岩含水量增加则喷锚支护只有在一定条件下才可以应用;采用控制爆破全断面开挖,减少对围岩的扰动是保持岩体自承能力及稳定性的最经济方法;喷锚支护紧跟掌子面是抑制变形的有效手段;喷锚支护按照初期与后期两期进行;设置仰拱并及早进行封闭,保持喷锚支护整体性.强化施工质量控制,加强施工监控量测.     

软岩隧洞喷锚支护特牲分析

提出第三系软岩隧洞施工时要尽量避免围岩受到水的浸泡作用，需采取及时而有效的支护措施，避免围岩过度松驰产生破坏、隧洞断面宜采用曲线形状．认为：在特定条件下，应用喷锚支护作为永久衬砌是可能的，若围岩含水量增加则喷锚支护只有在一定条件下才可以应用；采用控制爆破全断面开挖，减少对围岩的扰动是保持岩体自承能力及稳定性的最经济方法；喷锚支护紧跟掌子面是抑制变形的有效手段；喷锚支护按照初期与后期两期进行；设置仰拱并及早进行封闭，保持喷锚支护整体性．强化施工质量控制，加强施工监控量测。     

基于正交试验的地下厂房喷锚支护参数优化研究

为优化地下厂房喷锚支护参数设计,依托安徽绩溪抽水蓄能电站地下厂房工程,基于正交试验原理采用仿真模拟手段对开挖支护工程中喷锚支护参数(锚杆长度、锚杆直径、喷混凝土厚度、喷混凝土标号)的选取进行了优化设计,得出了各支护参数对工程经济性、围岩稳定性、结构安全性的主次影响关系。提出了考虑工程经济性、围岩稳定性、结构安全性的综合评价系数及其计算方法,并结合正交试验法进一步得到了适用于依托工程的支护参数最优组合。经现场应用,最优支护参数组合下工程经济性尚可,围岩稳定性良好,支护结构未有开裂破损,喷锚支护取得了预期效果,进一步证明了正交试验法是一种能够优化支护设计且切实可行的科学方法。     

隧洞围岩稳定性及支护时机分析

通过荷载释放法计算确定某水电站尾水隧洞的最佳支护时机,并依据该最佳支护时机分析毛洞开挖和采用拟定支护措施下围岩整体稳定情况。结果表明,洞室开挖过程中洞周应力释放,围岩应力重分布;随着围岩荷载释放率的增加,洞室最大变形量也有所增加,围岩应力释放率达到70%时,测点变形增量显著增加,此时为该深埋隧洞的最佳支护时机;相较于裸洞开挖,施加喷锚支护能改善隧洞整体应力变形和塑性区的发展,同时又可很好地控制支护成本。     

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。     

某地下洞室群加锚岩体支护仿真分析研究

针对某水电站地下洞室群加锚支护情况,研究了加锚区岩体的作用机理及相应的数值模拟方法。采用两组公式对加锚区岩体参数进行了修正,通过加锚区岩体抗剪强度和刚度的提高来模拟砂浆锚杆的锚固效应;通过对围岩施加等效均布压力和布置植入式预应力桁架两种方式,对预应力锚杆进行模拟。对加锚区岩体参数的研究表明,位移对变形模量的敏感性较大,对黏聚力的敏感性相对小一些;锚喷支护对于岩体的加强作用宏观上表现为加锚区岩体的抗剪强度和刚度均有所提高,而对于刚度的加强效应更为明显。根据围岩应力、塑性区分布情况,采用布置植入式预应力桁架方式进行模拟可以有效减小围岩的压应力集中现象,使压应力、塑性区分布更加合理。     

地下厂房施工过程的三维非线性数值模拟分析

根据冗各电站地下厂房开挖支护的施工顺序,以隐式杆单元模拟锚杆,以壳单元模拟混凝土喷层,采用三维非线性有限元技术,对洞室群的开挖支护动态过程进行了模拟计算。通过三维非线性有限元计算分析得到:洞室群动态开挖过程中围岩应力变形的分布规律,围岩塑性区的发展规律,锚杆受力变化情况。计算结果表明:整个开挖过程中,洞周围岩位移变化规律正常,量值较小,塑性区主要分布在洞室周边,围岩稳定性较好;但在洞室交叉口处围岩的变形较大,出现较大范围的塑性区,在此基础上提出了支护措施优化方案,并对优化方案的效果进行了评价。     

不同厚度拱肋支护下软弱围岩力学响应研究

喷混凝土拱肋是软弱围岩加固中一种经济有效的支护手段,但其厚度还主要根据经验确定.为了揭示不同厚度拱肋作用下围岩力学响应规律,基于有限差分法对施工期某地下厂房软弱围岩在厚度分别为0.4-0.8m喷混凝土拱肋支护下的变形、 应力和屈服区等分布规律进行了对比仿真模拟.仿真结果表明:拱肋愈厚,围岩变形和塑性屈服区愈小;且拱肋厚度介于0.6-0.7m时,围岩塑性屈服区体积减小最明显,拱顶围岩部位主压应力值最大,此时能充分发挥围岩自承作用.本文的研究成果为合理确定喷混凝土拱肋厚度奠定了良好基础.     

挂网锚喷支护在围岩隧洞支护中的应用

输水隧道工程实施过程中应力分布受到开挖变化的影响,将会造成围岩变形等不良事件的发生,根据相关研究显示,解决开挖过程中围岩的稳定性是提升输水隧道支护性能的关键方法。结合木扎提河引水工程中输水隧道支护施工中锚网喷加固机理方案,探究支护设计对输水隧洞围岩稳定性的影响效果,结果显示：(1)通过采用锚喷网联合支护应用可提升支护与围岩间的接触面积,可将支护结构与围岩构成为相对完整的整体;(2)实际施工中临时支护无法起到较好的作用,随着应力变化的发展以及塑性能量的释放,围岩将发生持续性的变化,而最佳支护时间是以变形形式转化的工程力和围岩的本身承载力最大,而工程支护力最小时进行后期支护,此时实施支护能够有效地防止围岩的继续变形以及支护损毁的情况,从而使围岩塑性区具有较强的承载性能;(3)锚喷网联合支护具有较好柔性,能够适应围岩的变形从而提升支护效果。     

深埋软岩隧洞施工过程动态数值模拟研究——以西藏某引水隧洞为例

以西藏某引水隧洞工程施工为例,采用通用软件FLAC3D对深埋软岩隧洞施工开挖过程中的围岩稳定性和锚固支护受力演化过程进行分析,揭示了塑性区、围岩变形和应力分布的总体规律。通过对该引水隧洞施工开挖和锚固支护的模拟计算,论证了隧洞开挖的稳定性以及锚杆、喷混凝土、钢拱架的支护作用,并提出洞室结构锚固支护合理时机宜为滞后掌子面一个施工进尺。对同类深埋软岩隧洞工程具有一定借鉴意义。     

彭水电站尾水洞施工开挖过程数值分析

通过弹塑性有限元计算,对乌江彭水水电站尾水洞开挖过程进行了数值模拟.分析了施工开挖中洞周围岩位移的变化规律和开挖完成后围岩的应力和变形;探讨了由于开挖卸荷引起的岩体力学参数降低对围岩变形、应力的影响.在此基础上,对设计采用的锚固支护措施的加固效果及围岩稳定性作出了评价.计算分析表明:尾水洞群由于洞室开挖洞径大,洞室岩柱相对单薄,围岩开挖变形量较大,各洞最大位移在40～70 mm之间,相邻洞室间岩柱塑性区基本贯通,洞室高边墙的稳定问题将显得较为突出;设计喷锚支护措施处于正常承载状态,能够满足围岩稳定性要求.     

围岩不稳定条件下有压隧洞的锚充注支护技术

本文介绍了围岩不稳定条件下的水工有压隧洞采用对围岩松动圈进行锚充注而形成稳固组合拱的支护新技术。该技术在青印溪二级电站压力隧洞支护中得到成功应用。与现浇钢筋砼衬砌和喷锚支护相比,具有更强的围岩稳定性和抗渗、抗冲刷、低糙率性能。同时,显著缩短工期和节约材料与投资。     

三道湾水电站地下厂房洞室围岩支护方案研究

根据甘肃讨赖河三道湾水电站地下厂房区的实际情况,建立了地下厂房洞室典型断面分级开挖和支护的有限元模型,采用弹塑性有限元法对洞室开挖和支护过程进行了仿真模拟分析,并分析评价了围岩稳定性,对开挖支护方案进行论证。比较了有支护与无支护情况洞室围岩的应力、位移与塑性区的分布,得出三道湾水电站地下厂房洞室设计支护形式在技术上是合理的,洞室围岩是稳定的,锚喷支护后围岩整体稳定性有保证,可正常运行。