断面形状对隧洞围岩位移和应力的影响分析

利用FLAC软件系统分析圆形断面、矩形断面、直墙式断面以及曲墙式断面形状隧道围岩位移、塑性区和应力的集中分布规律,对4种断面形状进行优选,结果显示,圆形断面隧洞围岩位移、应力集中系数、塑性区厚度均最小,表明其支护受到的围岩压力也最小,其次为曲墙式断面,结合隧洞的使用空间及经济效益等因素,建议选用曲墙式断面。     

复杂围岩的应力与位移计算方法研究

岩体具有流变性能 ,围岩开挖后 ,视之为粘弹性体与粘塑性体的组合体比较恰当 ;在围岩的粘弹性区采用中村模型 ,用数学的方法 ,求出粘弹性区、粘塑性区的应力和位移表达式     

断裂破碎带围岩松动区隧洞开挖应力变形特性分析

隧洞开挖过程中穿越断裂破碎带时,由于岩体条件差,在施工方式扰动下普遍会引起围岩出现松动圈,甚至坍塌。为厘清隧洞开挖过程中围岩松动圈应力及变形变化规律,以哈密抽水蓄能电站通风兼安全洞为例,建立三维数值计算模型,采用有限差分法,分析了断裂破碎带围岩松动圈隧洞开挖支护过程中围岩径向应力、变形及塑性区变化规律。结果显示顶拱径向应力主要集中在松动圈前端,且下半层的开挖对其应力影响较小;隧洞上、下半层开挖对拱顶径向变形规律一致,均沿开挖深度呈抛物线型分布,且最大值均位于松动圈前端;开挖完成后,不同部位围岩的变形大小关系为拱顶 ＞边墙中心 ＞拱肩;围岩塑性区主要分布在边墙和底板周围,且均为剪切塑性破坏,因此施工过程中还需加强边墙和底板处的支护措施。研究成果可为断裂带围岩坍塌形成松动圈隧洞支护设计提供参考。     

开挖过程中隧洞围岩应力释放规律的数值研究

研究了三维计算模型中掌子面的推进位置与围岩位移释放系数间的关系,再结合二维分析中围岩应力释放系数与位移释放系数间的对应关系,得到了各典型类别围岩的应力释放系数与掌子面推进位置间的对应关系,得出了具有一般性的规律,并在现场监测中得到了验证,这将为工程设计的精确性分析和施工的及时性提供合理的依据,同时也为今后有限元的分析提供了有价值的参考。     

深埋高地应力引水隧洞节理围岩稳定性研究

在深埋隧洞开挖过程中,高地应力和结构面发育是控制洞室围岩稳定的关键问题。针对深埋高地应力引水隧洞节理围岩稳定问题,以新疆某深埋高地应力引水隧洞为工程依托,利用水压致裂法和三维水压致裂法对地应力进行现场监测与分析,采用离散元软件3DEC模拟围岩应力场、塑性区以及位移场的变化情况,研究了深埋高地应力下引水隧洞节理围岩的稳定性问题。结果表明:实测得最大主应力在12.4~12.9 MPa范围内,模拟得洞室附近出现0~2.1 m的塑性区,最大位移值为25.1 mm,最大压应力为13.2 MPa,最大拉应力为1.32 MPa,洞室的侧墙和拱底部位的塑性区、位移值较大且出现局部小范围拉应力。结合本文具体工况和实测地应力资料,通过强度理论的方法进行岩爆分析研究,由Russenes岩爆判别式得无岩爆发生,节理岩体处于稳定状态,但随节理裂隙发育,侧墙和拱底易出现破坏,建议采用2.5 m锚杆进行加固。模拟结果与实测结果较为一致,研究成果为工程施工提供参考。     

偏压小间距隧道施工力学行为及围岩破坏规律

为研究偏压小间距隧道施工力学行为及围岩破坏规律.在CD法施工下,通过建立偏压小间距隧道有限元模型,利用ABAQUS有限元软件在不同开挖顺序及不同隧道间距下对偏压小间距隧道施工过程进行了动态模拟与分析,基于强度折减法基本原理,探讨了不同隧道间距下围岩塑性破坏规律,确定了合理隧道间距.研究结果表明:①在不同开挖顺序下,先行...     

高地温水工隧洞围岩塑性区特征及其锚固力学特性分析

为探究高地温下水工隧洞开挖后锚杆轴力分布、不同时间和不同温度下围岩塑性区特征,以新疆某水电站引水隧洞高温洞段为研究对象,以现场监测的温度数据和锚杆轴力数据为基础,基于Dracker-Prager本构模型,采用有限元法对高地温水工隧洞施工期的温度-应力耦合场进行围岩塑性区模拟分析。结果表明,高地温水工隧洞中各锚杆轴力均为拉应力,随时间不断增大,曲线斜率逐渐减小,各锚杆轴力最大处位置有所不同,但各锚杆在第8 d后前端轴力增长明显减缓;随着时间的推移,围岩塑性区向上下扩展,且塑性区厚度增加,塑性应变值逐渐增大;围岩初始温度越高,开挖后洞壁与内部围岩的温差越大,温度应力对围岩塑性区的影响越大;围岩的温度越高,塑性区更容易在拱肩处向围岩深处恶化发展。     

坝肩隧洞洞径对拱坝变位及应力影响研究

水工隧洞是水利枢纽中的重要组成部分。对于浆砌石拱坝结构,在坝肩山体中开挖隧洞后破坏了山体结构的整体性,引起拱坝与山体荷载的重分布,从而对拱坝坝肩的变位及应力产生影响,进而影响到拱坝的稳定安全。运用有限元基本原理,采用ANSYS有限元分析软件,建立拱坝——隧洞——地基三维有限元模型,计算分析了荷载作用下隧洞不同半径对坝肩位移和坝体应力的影响,希望对坝肩隧洞的设计提供一些理论依据。     

主、次堆石区分界对面板坝应力变形影响研究

为了更好地研究面板堆石坝主、次堆石区分界线位置对坝体、面板的应力及位移的影响,结合水布垭面板堆石坝的设计资料,通过拟定主、次堆石区分界线分别位于坝轴线上游、下游及坝轴线3种方案,在竣工期(坝体施工完毕)和蓄水期(水库蓄水到正常水位)不同工况条件下,利用ANSYS的二次开发功能进行三维非线性应力应变分析计算,得到了3种方案的坝体应力、面板应力、坝体位移、面板位移及面板垂直缝、周边缝三向位移成果,通过对3种方案的计算成果进行比较分析,确定了主、次堆石区分界线位于坝轴线下游较为合理。     

不同埋深对某水电站隧洞围岩流变稳定性影响

在高埋深下进行隧洞的开挖意味着将克服巨大的构造应力与自重应力,而在进行洞室开挖设计中地应力作用也是不容忽视的。因此,基于卸荷岩体理论和流变理论,依托室内流变试验进行了相关流变参数的反演,结合有限元分析软件ANSYS以及有限差分软件FLAC对比分析了不同埋深下隧洞围岩在加衬砌前后的蠕变变形量、塑性区等。结果表明:随着埋深的增加,隧洞周围的卸荷作用会越来越明显;洞室的开挖卸荷及洞侧围岩的共同作用,使得隧洞在埋深由浅及深的过程中经历了从“压力拱”的出现到消失的过程;当埋深增加时隧洞的水平向位移越来越大,洞侧变形将成为影响隧洞稳定的一个主要控制因素。     

锦屏二级水电站地下洞室开挖围岩卸荷效应分析及工程应用

根据工程地质条件,基于卸荷岩体理论对锦屏二级水电站地下洞室进行开挖数值模拟计算,以桩号厂右0+000.0剖面为主要研究对象,结合变形监测资料进行卸荷区的划分,分析围岩在开挖、卸荷、加固各工况下的塑性区演化过程。数值计算结果表明,监测点的监测位移与计算位移吻合情况较好。以主厂房第二步开挖全过程为例,可知开挖工况下围岩强卸荷区出现的塑性区在卸荷工况下进一步扩大,而在锚索加固完成后,塑性区基本消失。这说明强弱卸荷区的划分较为合理,建立的模型适当,设计锚固方案有效可行。     

软弱围岩隧道塑性区注浆效果研究

根据李家冲隧道的地质情况,采用FLAC3D软件对软弱围岩条件下隧道的注浆效果进行了研究。分析了注浆前后围岩塑性区的变化情况及隧道施工过程中围岩深部移位元随时间的变化情况。数值分析和实际监测的结果皆表明:围岩预注浆能缩小塑性区范围,改善围岩的物理力学性质,可以有效控制围岩的深部位移,且两者结果相差不大。说明可以运用FLAC3D软件对隧道围岩注浆效果进行分析研究。     

抢风岭隧道围岩地应力场研究及岩爆预测分析

为了研究抢风岭隧道工程区地应力分布情况,采用水压致裂法进行了地应力测试。根据测试成果,结合有限单元法及多元线性回归对工程区应力场进行了分析。回归分析结果显示：沿隧道轴线,最大水平主应力大于自重应力,该地区是以水平应力场为主导,最大水平主应力方向总体上接近NE向。最后,根据地应力资料对隧道围岩进行了施工期岩爆预测分析,表明在埋深270～400 m完整坚硬的岩石洞段,施工期有发生中等岩爆的可能。     

Flume simulations of salmon bioturbation effects on critical shear stress and bedload transport in rivers

Nest (redd) construction by female salmonids involves sequences of pit excavation and filling that winnow fines, loosen grains, and moves sediment downstream into a tailspill mound shaped like a dune. Prior research suggests that such bioturbation may destabilize streambeds by reducing friction between grains and converging flow that elevates shear stress on tailspills. Bed stability may alternatively be enhanced by form drag from redds that lowers basal shear stress, an effect that varies with the proportion of the bed that is occupied by redds (P). I used simulated redds and water‐worked (“unspawned”) beds in a laboratory flume to evaluate these competing influences on critical conditions and bedload transport in experiments with P = 0.11 (1 redd), 0.29 (2 redds), and 0.38 (3 redds). Results from competence (largest grain) and reference transport rate estimates of Shields stress indicate that particle entrainment inversely related to P. Bedload transport rates also increased as exponential functions of P and the boundary shear stress that exceeded critical conditions. Therefore, redd form drag did not overcome the destabilizing effects of redd construction. Instead, grain mobility and bedload transport increased with P because larger bed areas were composed of relatively loose grains and redd topography that experiences elevated shear stresses, as suggested in prior research. By winnowing fines and increasing bed surface mobility that exposes small particles in subsurface areas to flow, bioturbation by salmon can mitigate fine sedimentation of streambeds, which suggests an active role for salmon in restoring fish habitat in streams.     

深埋隧洞施工期围岩变形与应力分析及稳定性评价

通过现场原位多种监测仪器的预埋对大直径TBM法和钻爆法开挖的洞段进行监测,综合分析围岩变形及应力监测成果,深入剖析深埋脆性大理岩在开挖过程中围岩变形及应力调整的特征,把握TBM法和钻爆法两种不同施工方法在不同围岩类别条件下引起的围岩松弛深度及围岩破坏特性,对进一步了解深埋脆性大理岩的物理特性和洞室开挖围岩响应规律具有重要意义。     

土体中间主应力确定及其对临界值影响

分析比较平面应变状态下中间主应力的各种形式,根据侧限压缩试验的特殊应力应变条件,推导了一个 与土性参数有关的中间主应力表达式. 该表达式可简单地通过三轴压缩试验所得的参数来确定,同时还可以简 单反映土体应力历史对土体强度的影响. 将该表达式与SMP 准则和Lade 准则结合,建立了平面应变状态下土 性参数与三轴压缩状态土性参数的关系,通过试验数据的分析比较看出,所得的中间主应力能更好地反映土体 的实际性状,对于SMP 准则和Lade 准则均有很好的适用性.     

围岩温度对输水洞衬砌混凝土温度与温度应力的影响研究

为了研究围岩温度对隧洞衬砌混凝土温度应力的影响规律,确保长距离输水隧洞的安全运行,以某水电站无压输水洞为研究对象,采用三维有限元温度场与徐变应力场仿真计算平台,对20、40、60、80℃围岩温度情况下的输水洞施工期及运行期进行仿真模拟.分析围岩温度对输水洞衬砌混凝土温度场和徐变应力场的影响,并研究了浇筑温度对高围岩温度...     

江垭大坝应力应变监测资料分析

通过对江垭大坝5向应变计组、无应力计实测数据物理量换算,利用变形法反推应力,得出了江垭大坝混凝土无应力计线膨胀系数、自身体积变形和应变计组实际应力,并对实际应力分布情况进行了分析,得出了江垭大坝重点部位应力应变情况。