大型洞室边墙岩体弹性波快速测试技术研究

岩体横波相对纵波而言对岩体破碎、裂缝发育程度更加敏感。长期以来,岩体横波基本上都是从纵波干扰背景上识别。但该方法仍局限于经验性判断,故难免有误。大型洞室边墙岩体横波相对纵波不易测得,致使近年来对岩体分级仅仅利用弹性波中的纵波。文章通过研究地震横波在岩体中的传播特性,设计了一套地震波的激发装置,以期压制纵波突出横波,最终准确识别横波并测得岩体横波波速,取得了较好的应用效果。

硬岩TBM大型洞室支护技术创新研究

针对大型硬岩TBM施工难点和特点,组织研发了比较系统的技术方案,一方面将部分交叉作业变为平行作业,另一方面通过方案优化、技术创新提高了TBM掘进或者支护效率,为行业解决类似问题提供了思路和参考.

大型洞室过流面支洞封堵无缺陷混凝土施工工艺

本文介绍了大型洞室过流面支洞封堵无缺陷混凝土施工工艺的关键技术和方法,旨在提高施工质量和安全性。通过对原材料选择、混凝土制备、封堵操作等方面的详细阐述,结合实际工程案例和数据表格,本文展示了该施工工艺的优点和经济效益。研究结果表明,采用无缺陷混凝土施工工艺可以有效地控制裂缝和渗漏等问题,提高洞室的使用寿命和安全性。

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。

大型洞室群高边墙位移预测和围岩稳定性判别方法

以二滩地下厂房群的结构形式为主要背景,考虑4种基本因素,经过大量的数值分析算例,拟合出一个可预测地下厂房高边墙关键点位移的推算式。所考虑的基本因素为岩体变形模量、洞室埋深、主厂房高度和水平初始地应力测压系数。在岩体参数中已隐含着配套的岩体强度参数。首先,采用国际上通用的FLAC3D软件进行准三维大量围岩稳定性分析计算,通过拟合得到预测位移的推算式为二阶代数方程,可迅速推算出边墙关键点的弹塑性和弹性位移值。然后,对国内已建成或在建的8个地下工程运用该推算式对关键点的位移值进行推算,并将结果和这些工程的数值分析值进行对比。结果表明,二者相符较好,从而说明该推算式的有效性。之后,又提出3种用于判定围岩稳定性的方法。建议采用普适性较好的弹塑性位移和弹性位移的比值判别方法。运用该判别方法对上述8个地下工程的围岩稳定性状态进行判断。同时,在大量算例总结基础上,对不同埋深给出相对位移比θ的临界预警值θc,并拟合出临界预警值随埋深变化的线性方程式。在考虑一定的安全系数后,将上述8个地下工程边墙位移比kθ与相应的临界预警值θc进行对比。最后,认为该8个地下工程中有4个稳定性差,建议需考虑施加长锚索加固以保证工程的稳定性。从该4个地下工程的实际设计来看,这些地下工程都已采用长锚索加固高边墙的方案,说明所提出的判别方法是有效的。

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。

大型洞室群稳定性与优化的并行进化神经网络有限元方法研究——第一部分:理论模型

提出并行进化神经网络有限元方法,通过有限元计算构造样本,用并行进化搜索到的神经网络学习并建立计算方案与地下洞室关键点最大位移和破损区体积之间的映射关系;随机产生一组初始方案,以关键点最大位移和破损区体积大小与参考值的差值比加权和作为评价指标,对该组方案进行遗传操作,产生下一代可行方案,由此进行下一步操作直至找到最优方案。利用自主开发的基于WINDOWS平台的并行计算环境(RsmVPC)来实现并行计算,该方法使得大规模优化问题在PC机群上实现了并行求解,提高了计算速度、规模与精度。

大型洞室群收敛位移分析的集成智能研究

针对地下大型洞室群施工的反馈分析速度慢、难以跟上施工进度的问题,研究了把数据库、知识库、模型库和推理机集成为一体的收敛位移的智能分析系统,并开发了系统原型。介绍了系统功能、总体结构、各子系统的结构、推理方法和数据组织方式。通过该系统对富尔江引水遂洞桩号1+205断面的位移数据的分析,证明本系统的开发是成功的。

复杂条件下大型洞室群施工反馈分析集成智能系统研究

地下工程具有复杂性和不确定性的特点,大型洞室群施工反馈分析需要综合经验知识、统计分析和数值模拟等多种手段。在介绍反馈分析流程和多种反馈分析方法基础上,提出的包括数据库、知识库、模型库和推理机的 IDSS 框架的反馈分析的集成智能系统,并基于 PB 和 VC++平台进行了程序的初步开发。通过在水布垭电站地下厂房的施工反馈分析中应用表明,该系统模式和开发策略是可行的。

基于三维数值模拟-SVM非线性模型的大型洞室群围岩参数进化识别

对于大型洞室群工程,基于三维数值模型进行力学参数识别具有重要意义,但三维数值模拟正算过程需消耗大量时间,且解容易限于局部最小,传统优化方法受到限制。为解决上述问题,本文在已有研究基础上,引入支持向量机和遗传算法,提出了一种新的力学参数识别方法———基于三维数值模拟-SVM非线性模型的洞室围岩参数进化识别方法。将该方法应用于清江水布垭电站地下厂房工程的围岩参数识别,获得了令人满意的效果。

面向对象的大型洞室群智能优化平台及可视化研究

利用面向对象编程，基于WINDOWS平台的集成化的岩土力学并行计算环境（Rsm VPC），开发了大型洞室群方案和参数的智能优化平台。该平台提供了可视化界面，并对底层的智能化软件（遗传算法、神经网络）进行了较好的封装，使得用户在不熟悉智能方法的内部机制的情况下，能够较方便地按照提供的输入数据格式进行大型洞室群的开挖顺序或支护设计的优化。该平台使得大型洞室群优化问题在PC机群上实现了并行求解，提高了计算效率与精度。

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。

大型洞室围岩稳定分析及锚喷支护设计

一、概述在我国能源的开发利用中,水力发电占有极为重要的地位.最新普查资料表明,我国水利资源的地理分布,主要在京广线以西,尤其是集中在四川、西藏、云南三省区(约占全国水利资源总量的60%).这些地方山高谷深,地形地质条件复杂,在水电开发中必然要进行许多大型地下工程建设.

大型洞室分层开挖围岩位移释放率与支护效用探讨

针对大型洞室从上往下分层开挖和每一层从一端到另一端沿水平方向分步开挖的空间开挖特点,基于应力反转法研究了大型洞室分层分步开挖过程中不同部位围岩位移释放规律,基于摩尔应力圆法提出了围岩支护效用的定量评价方法。工程实例研究表明,大型洞室顶拱和边墙不同部位围岩在当前层开挖前、开挖过程中和开挖后的位移释放率都不一样;开挖过程中围岩屈服区体积演化是一个与应力释放系数相关的非线性变化过程;不同位移释放率条件下,支护系统对提高围岩强度的作用效用可通过支护前后围岩摩尔应力圆到强度特征曲线的距离来定量表述。

基于RMR与H-B准则估算大型洞室岩体力学参数敏感度分析

利用RMR(岩体质量分级)与Hoek-Brown(H-B)准则估计岩体力学参数可作为大型地下洞室围岩参数确定的有效途径.考虑到输入参数不确定性引起岩体力学参数估计精度受影响的问题,依托白鹤滩水电站地下厂房工程,基于原位测试、室内试验与数值模拟等,研究H-B准则输入参数与估计岩体力学参数间的敏感性关系,并采用敏感度因子定量描述.结果表明,岩体力学参数对输入参数的敏感性排序为RMR>σ_(ci)(岩石单轴抗压强度)>m_(i)(岩石材料常数),当RMR取值误差为±5%时,弹性模量、内摩擦角及黏聚力估计结果分别产生约20%,22%与13%的偏差;当σ_(ci)与m_(i)的测定误差小于±20%时,其对于内摩擦角与黏聚力估算结果的影响分别小于4%与10%.该研究可为类似大型地下洞室工程岩体力学参数估计精度评价提供借鉴.

溪洛渡水电站左岸地下厂房大型洞室群通风规划

溪洛渡水电站地下厂房洞室群埋层深、直接对外的通道少、线路长、洞室群密集,通风散烟难度非常大。通过对溪洛渡水电站左岸地下厂房大型洞室群开挖通风量进行详细的计算,并结合现场实际选定了合理的通风方案,较好地解决了地下厂房大型洞室群施工通风难题,其通风方式可供同类工程借鉴。

特大型洞室过浅埋段的开挖与支护

泸定水电站2号泄洪洞为特大断面洞室,具有开挖断面大、跨度宽、地质条件复杂等特点,特别是浑水沟段垂直埋深小(最小岩层埋深为6 m)。根据地质勘探资料及现场地表勘查情况,通过对该段采用地表处理与洞室内处理相结合的手段,顺利完成了该洞室的开挖、支护,确保了洞室按期过流,为工程顺利进行奠定了良好的基础。

大型洞室围岩计算中分期施工计算机程序处理

在有限元程序中设置“0”类区和虚单元,程序能自动识别新开挖边界节点号,并通过施加卸荷荷载的方法计算大型地下洞室分期施工各阶段的围岩变形和应力。虚单元不计算单元刚度矩阵,不参与形成总体刚度矩阵。虚节点无节点力,不形成方程。通过标志矩阵自动搜索新的开挖边界节点,并由单元应力计算出节点的卸荷荷载。

地下厂房大型洞室快速开挖施工方法的探究

本文针对大型洞室快速开挖问题,结合浙江仙居抽水蓄能电站地下厂房工程施工实例,分析了影响大型洞室开挖施工的因素,介绍了地下厂房大型洞室快速开挖施工方法,可以为类似工程施工提供合理的技术方案的支持和借鉴。

特大型洞室灌浆施工中的移动式排架研究与应用

结合白鹤滩水电站工程项目应用实例,创新了适用于特大型洞室灌浆施工的全断面台车、矮边墙台车以及钻灌吊篮的移动式排架结构设计,为同类型洞室的钻孔和灌浆作业增加了施工手段。同时,在一定程度上节约了成本投入,对类似高施工强度、特大型洞室条件下的灌浆技术起到了发展和推动的作用,具有良好的社会和经济效益。