大型洞室群围岩破坏模式的动态识别与调控

在归纳地下工程围岩破坏模式分类、分析方法和控制措施等方面研究成果的基础上,建立大型地下洞室群围岩破坏模式的分类方法。该分类方法充分考虑大型洞室群大尺寸、大高宽比和多洞室相互作用等特点,依据控制因素、破坏机制、发生条件3个层次归纳出18种典型的围岩破坏模式,给出每种破坏模式的主要稳定性分析方法和针对性控制措施等方面的建议。并进一步根据大型洞室群分步开挖过程中不断更新的工程地质条件和围岩性状,提出围岩破坏模式的动态识别、复核与调控方法。该方法已成功应用于锦屏二级水电站地下厂房洞室群的开挖过程中围岩破坏模式识别和实时工程措施(开挖和支护)调控,实现施工过程中围岩局部不稳定性问题的识别、预测与动态调控。实践表明,该方法实用、科学和系统,可有效地指导大型地下洞室群施工过程中的开挖与支护设计动态优化,避免局部不稳定性问题的发生。

三向应力状态下单结构面岩石试样破坏机制与真三轴试验研究

针对含结构面岩石的脆性破坏现象,探讨了三向应力条件下岩体破坏的单结构面控制效应。利用真三轴试验进行验证,系统研究了单结构面岩石试样在模拟工程岩体开挖卸荷与支护应力路径下的力学行为、结构控制规律及声发射(AE)特征等。研究表明,(1)三向应力下单结构面控制效应能够较好地描述工程岩体的结构控制规律和卸荷、支护作用,真三轴试验结果与理论分析较为吻合;(2)开挖卸荷与支护应力路径下,含结构面岩体的破坏模式、卸荷的影响和支护效果等均与应力状态、支护强度及结构面参数有关,可依据结构控制规律,从工程方位布置、提供合理支护等方面采取措施避免岩体发生结构控制破坏;(3)试样的AE活动和能量释放规律与完整试样相似,但结构面的存在降低了试样储能能力,且95%以上的应变能在破坏阶段突然释放。试验研究和结构面控制效应的探讨对地下工程岩体开挖支护有一定的指导意义。

基于数值模拟的围岩和衬砌协调分析方法研究

针对水工隧洞衬砌结构传统设计方法的局限性,提出了基于数值模拟手段的围岩和衬砌结构协调分析的方法,重点研究了组合式支护结构的模拟方法、混凝土和钢管衬砌的设计与验算及荷载的作用机制及其模拟。工程应用结果表明,该方法实用、可靠,为复杂条件下水工隧洞衬砌结构设计提供参考。

大型洞室群智能动态设计方法及其实践

针对复杂地质条件下高边墙、多洞交叉的大型洞室群多步开挖过程中的强卸荷特点,采用经验类比、数值分析、智能分析等方法的综合集成,提出复杂条件下大型洞室群稳定性分析、开挖过程与支护设计的智能动态设计方法。该方法以解决大型地下洞室群不同设计阶段稳定性需要解决的关键问题为目标,从地质条件的认识、地应力分布特征的把握、高边墙多洞室交叉的围岩变形破坏机制的理解到围岩稳定性评价、破坏模式识别、调控措施(开挖过程和支护方案)全局优化以及施工过程中的反馈分析与动态调整的系统全过程进行研究,论述地下洞室群修建前的初步设计方法和洞群修建过程中的动态最终设计方法。在锦屏二级水电站地下厂房设计与施工全过程的应用实践表明,该方法可以实现大型洞室群设计与施工的信息化、智能化和科学化。

锦屏二级水电站地下厂房围岩局部不稳定问题的实时动态反馈分析与工程调控研究

针对大型地下洞室开挖中频繁出现的局部失稳问题,提出围岩局部不稳定问题的实时动态反馈分析方法,满足了洞室不稳定区域防治的快速化和科学性要求。以具有代表性的锦屏二级水电站地下厂房第二层开挖过程中厂右0+263安装间部位上游边墙围岩单层变形增量达20 mm、变形速率达3.4 mm/d这一潜在不稳定问题为例,通过该部位围岩稳定性的实时动态反馈分析与工程调控的全过程分析,阐述如何走一条理论跟踪分析与工程调控相结合的新途径,以消除围岩的安全隐患。实践表明:将现场多元信息、反演分析和工程调控有机结合的实时动态反馈分析是解决地下工程局部稳定性问题的有效途径。另外,基于加固后的围岩等效力学参数的对比,通过现场工程实例方式证实锚杆提高围岩力学强度这一物理效应。

大型洞室群稳定性分析与智能动态优化设计的数值仿真研究

为实现数值仿真计算结果能准确反映大型洞室围岩实际力学行为,结合锦屏二级水电站地下厂房枢纽洞室群稳定性分析,在阐述大型地下洞室群数值仿真计算要点基础上,首先重点从岩体本构模型识别和力学参数识别2个方面详细介绍如何实现数值仿真计算的正确化。采用考虑空间分布协调的多元监测信息的6次岩体力学参数跟踪识别,获得锦屏二级地下厂房岩体的等效力学参数,从而通过参数反分析的方法在一定程度上证明岩体等效力学参数具有相对稳定性和可识别性。同时,结合数值模拟展现出的围岩应力、变形、塑性区等方面计算结果与工程岩体的具体地质条件和洞室群结构特点,论述锦屏二级水电站地下厂房上游高边墙变形较大、下游侧拱围岩与喷混凝土破坏、母线洞环状开裂、交叉洞口局部塌落等洞室围岩的变形与破坏机制。最后,结合锦屏二级地下厂房枢纽洞室群稳定性分析与实践的研究认识,对大型地下洞室修建中诸如结构面密集的高边墙支护问题、围岩应力集中区支护问题、工程区地下水对围岩稳定性影响等问题进行论述,并探讨如何通过数值仿真计算、现场监测与经验丰富的专业人员的有机结合来实现大型地下洞室群稳定性设计的科学化。

基于强度折减原理的地下洞室群整体安全系数计算方法探讨

为解决大型地下洞室群的整体稳定性评价这一难题,吸收边坡强度折减有限元的优点,提出了基于强度折减技术的地下洞室群整体安全系数求解方法。该方法采用Mohr-Coulomb屈服准则,以洞室之间的等效塑性应变贯通作为洞室群整体失稳的临界判据。洞群整体安全系数计算是通过搜索折减系数F,将岩土材料的力学强度参数(黏聚力c和内摩擦角φ)按F值折减代入数值计算中,使计算模型的洞室间正好出现明显的贯通性等效塑性应变来实现。拉西瓦水电站地下发电枢纽洞室群和锦屏二级水电站A、B辅助洞两个典型工程实例的整体安全系数计算表明,该方法可以便捷、客观地获得洞室群的整体安全系数,可为大型地下多洞室的稳定性评价和开挖与支护设计提供定量指标和科学依据。

考虑岩体劣化的大型地下厂房围岩变形动态监测预警方法研究

针对大型地下厂房洞室开挖后围岩力学参数发生劣化的事实,以及大型地下厂房允许变形无相关规范参考的缺陷,在分析地下厂房围岩失稳机制基础之上,基于强度折减法思想,提出大型地下厂房围岩劣化折减计算方法,建立围岩变形的动态预警路线体系。该体系应用屈服接近度指标确定围岩的劣化区域,折减劣化区域内的变形模量、凝聚力及抗拉强度值,在折减计算过程中依据围岩的变形、劣化区体积、释放能量三者之一发生突变作为围岩失稳判据,获得围岩失稳的变形预警值,并与现场变形监测值对比分析,从而实现围岩稳定状况的快速判别。地下厂房实例分析表明,该方法可为洞室稳定性判断提供定量依据,较好地满足了地下工程建设需要。

滇中引水工程龙泉隧洞近接施工影响控制研究

软岩大变形和近接施工影响控制是隧洞工程建设的公认技术难题。滇中引水工程输水总干渠昆明段龙泉隧洞面临穿越“滇中红层”软岩、埋深总体较浅、地表存在较多敏感建(构)筑物等难题,施工期围岩失稳和近接施工影响问题突出。在地表沉降变形预测的基础上,制定了针对性开挖、支护措施,采用三维数值仿真分析,完整模拟了隧洞开挖支护过程,系统分析了围岩稳定性和地表敏感建(构)筑物基础沉降变形。结果表明:隧洞开挖支护过程中应力集中和松弛不显著,变形以顶拱下沉和底板隆起为主,支护措施施作后变形趋于平缓,最大变形91.9 mm;地表敏感建(构)筑物基础最大沉降35.8 mm,位于西北绕城高速,其他建(构)筑物基础沉降不超过10 mm。根据分析结果进一步明确、优化了开挖支护措施,为工程设计施工提供了指导,也可为类似条件下的隧洞建设提供了经验借鉴。

深埋长隧洞工程全阶段渗控体系研究

基于滇中引水工程,结合隧洞工程施工过程遇到的不良地质问题,针对隧洞工程不同实施阶段地下水渗流场动态演化,建立了一套适用于基于渗流场动态演化的高外水压力条件下深埋长隧洞工程全阶段渗控体系,对隧洞开挖的不同阶段提出相应的渗控措施,并根据外水压力的大小设置不同的固结灌浆圈.将该理论应用于滇中引水工程龙泉隧洞下穿铁峰庵断裂及松林水库段,该段隧洞施工过程中洞内多以滴渗水为主,未发生涌水突泥事件,未对地下水及地表库塘造成不良影响,洞内无大规模塌方问题,隧洞围岩变形在控制范围内.该理论可以有效预见及降低隧洞开挖风险,减少工程投资,保证施工安全和工程进度.

开挖与支护应力路径下硬岩破坏过程的真三轴与声发射试验研究

针对硬岩的脆性破坏问题,利用真三轴和声发射(AE)试验系统研究了灰岩试样在不同应力路径和应力水平下的力学特征与变形破坏机理、AE活动特征及能量释放规律。试验研究表明:(1)开挖卸荷应力路径下,试样强度受卸荷作用影响较大,且随中间主应力呈区间性变化,试样以脆性劈裂破坏为主;(2)开挖卸荷+支护的应力路径下,支护力显著改善了岩石的力学性质,破坏形式以张剪性破坏为主;(3)试样AE活动过程可以分为三个活跃期(裂隙压密阶段、卸荷阶段和失稳-破坏阶段)和两个相对平静期(弹性变形阶段和微破裂稳定发展阶段),AE信号表征参数"absolute energy"作为能量度量指标能够较好地定量描述和研究硬岩的脆性破坏过程。试验结果和许多工程开挖和支护过程中岩体的力学行为和支护作用类似,可为工程现场开挖支护设计提供试验依据和有益指导。

城区浅埋隧洞近接施工影响控制研究与实践

大型引调水工程建设在穿越或临近城区时经常面临浅埋隧洞施工影响控制难题。针对城区浅埋隧洞近接施工,提出一种包括施工条件分析、施工方法比选、设计方案确定、施工过程反馈和动态设计优化等环节的全过程动态闭环反馈控制方法。其中,施工条件分析应统筹考虑工程地质条件和建(构)筑物交叉关系等影响因素,施工方法应通过技术经济综合比较确定,变形预测和变形控制标准是设计方案的重要组成部分,施工过程多源信息反馈和动态设计优化是近接施工影响控制的关键。滇中引水工程输水总干渠过昆明城区浅埋段下穿或邻近侧穿各类敏感建(构)筑物100余座,施工环境极其复杂,采用全过程动态闭环馈控方法,可保证近接施工影响整体受控。

东非某大型水电工程地下洞室群稳定性研究

以东非某大型水电站为研究对象,建立地下洞室群的三维数值模型,基于Hoek-Brown破坏准则确定岩体力学参数,采用等效方法模拟系统支护效果,模拟洞室群七层开挖及支护的全过程,分析、对比围岩的变形、二次应力及塑性区等力学响应和整体稳定性。计算表明,Hoek-Brown准则是实用及可靠的;开挖后洞室变形、应力松弛、塑性区深度等均不显著,洞室整体稳定性良好,局部交叉部位需加强支护;采取系统支护后,上述力学响应均明显减弱,表明了支护的有效性;分析结果为后续的设计及施工提供重要依据。

东非某水电站地下洞室群开挖过程围岩力学行为演化及分析

以东非某水电站为例,通过三维数值模拟,分析地下洞室群开挖过程中围岩力学行为的演化,并进行稳定性分析,计算及分析结果表明,洞室整体稳定性较好,应力松弛部位应加强支护。分析结论可为项目的开挖和支护设计提供依据。

某边坡稳定性评价分析及治理

针对某边坡工程,通过地质调查、钻探、槽探等手段开展现场专项勘察工作,结合室内试验,进行了稳定性验算和评价分析。分析认为西侧边坡主要为浅表层坍塌,南侧边坡主要为沿接触面的滑动,均属于推移式滑动,雨水的下渗、软化作用是致害关键因素。建议西侧边坡采用放坡喷混凝土+钢筋锚杆支护,南侧边坡采用抗滑桩+挡板墙进行支挡,同时加强截排水和坡面封闭措施,防止雨水下渗。

膨胀土的判定分类方法分析

采用综述的方式,介绍了国内外主流的膨胀土判定分类方法。在分析了膨胀土膨胀机理的基础上,分析了用于膨胀土判定分类的几类指标的内涵及适用性。分析认为,膨胀土的判定仍应坚持野外现场地质特征判定和室内试验指标相结合的方式进行。在室内试验指标的选取方面,液限、塑性指标、自由膨胀率、黏粒含量能够在一定程度上间接反映膨胀土的膨胀本质,且指标概念明确,测试简单易行,可用于膨胀土的分类判定。

滇中引水工程凤凰山隧洞过活动断裂带结构适应性研究

滇中引水工程输水建筑物多采用隧洞,占比高达92%,线路多次穿越区域性活动断裂带等地质条件复杂的地层,工程建设及安全运行均受到严重威胁。结合滇中引水工程隧洞穿越活动断裂带的工程设计案例,从建筑物结构型式选择以及结构对断裂带蠕滑变形及黏滑变形的适应性进行了三维仿真分析,并提出了工程运行期合理的检修年限。研究结果表明:采用短衬砌和宽变形缝结构形式可有效减小区域性活动断裂带位移产生的结构应力,大大延长了衬砌结构的使用寿命。研究结论为穿越活断裂隧洞的抗错断设计提供参考。

滇池北岸泥炭土工程特性垂向变化规律研究

本文较为系统地分析了滇池北岸泥炭土形成的地质背景,对其空间展布及垂向工程特性进行了归纳总结。研究发现,滇池北岸泥炭土的形成与区域地质构造、区域水系和沉积环境等密切相关,工程性质较差;滇池北岸地区100m深度范围内揭露的泥炭土自上而下可分为五层,状态依次为:软塑—流塑、可塑、可塑—硬塑、硬塑、硬塑—坚硬;滇池泥炭土的物理力学性质变化随分布深度的增加呈现一定的规律性,天然含水率与天然孔隙比逐渐减小,干密度逐渐增大,有机质含量逐渐增加,压缩系数、压缩指数逐渐减小且呈收敛趋势,各指标与深度呈现乘幂或指数函数关系。高压固结试验表明,高应力(3200kPa)状态时的孔隙比e约为初始孔隙比e;的0.369倍;与一般软土相比,滇池北岸泥炭土的抗剪强度整体偏高,但粘聚力c值小,而内摩擦角φ偏大。

企业多项目管理中的人力资源配置研究

随着生产组织模式的变革,越来越多的企业选择采用多项目管理模式,包括项目集和项目组合管理。人力资源作为第一资源,资源优化配置是提升多项目管理水平和效率的关键因素和有效途径,也是促进企业健康发展的重要基础。本文阐述了多项目管理的概念及多项目管理中人力资源配置的意义和特点,探讨了企业多项目管理中的人力资源配置方法。

考虑围岩衬砌相互作用的钢筋混凝土衬砌数值模拟

考虑围岩与衬砌相互作用下,如何实现拟衬砌结构的准确模拟是深埋水工隧洞设计施工所重点关心的问题。论文提出了一种"实体单元+结构单元"的钢筋混凝土衬砌模拟方法,并在数值计算软件中实现,对其参数取值开展了研究,确定了适用于该方法的界面刚度计算公式及界面厚度取值范围。得到如下结论:(1)FLAC手册中推荐的界面刚度公式更加适用于该方法;(2)界面厚度的合理取值为0.55倍钢筋半径。最后通过受压和受弯构件的理论解验证了不同受力环境下方法的合理性,并结合锦屏二级水电站引水隧洞钢筋应力的实测数据,验证了结论的适用性,对工程计算中相关参数取值有很好的借鉴意义。