压力型预应力锚索在大跨度高边墙地下洞室中的应用

在对压力型预应力锚索机理进行介绍的基础上,结合工程实例,对压力型预应力锚索的设计与施工工艺进行了较为详细的论述。实践证明本工程锚索设计合理,施工成功,工程安全可靠,压力型预应力锚索技术作为一种先进的手段,解决了高边墙地下洞室工程支护问题。

大跨度高边墙地下洞室围岩压力研究

作用于地下洞室衬砌结构上的围岩压力的计算方法有多种,采用多种围岩压力计算方法计算某大跨度、高边墙地下洞室的围岩压力并结合施工监控量测进行对比分析,以提出针对硬岩地层中开挖的大跨度、高边墙深埋洞室围岩压力计算的合理方法。

大跨度高边墙地下洞室超长锚杆施工技术

结合工程对超长锚杆专用设备改进、成孔技术、注浆工艺、插杆工艺进行了试验与研究,总结了黏结型砂浆锚杆的砂 浆配合比、施工方法以及施工技术要点和质量控制等,并在大跨度高边墙地下洞室的施工中成功应用。

中深部大型地下洞室高边墙爆破振动高程效应研究

为了研究地下洞室高边墙上质点爆破振动规律并指导地下洞室开挖,以白鹤滩水电站地下洞室群开挖为背景,在右岸主变洞内进行爆破振动试验,然后利用LS-DYNA三维动力有限元软件对开挖过程进行数值模拟,分析了地下洞室高边墙上质点爆破振动速度随高程变化规律。结果表明:当地下洞室边墙高度为16.8 m时,在距离爆源区约70 m范围内,高边墙上质点与墙脚处相比,振动速度存在不同程度的放大效应,且放大效应出现分区。当爆心距R<30 m,放大作用随高差增大先增后减;当爆心距R在30～70 m范围内且为某一定值时,放大作用随高差的增大而增大;当爆心距R>70 m时,高差对洞室边墙上质点的影响不再明显。另外,萨道夫斯基公式在地下洞室高边墙上仍然适用,但是利用萨道夫斯基公式预测质点振动速度时,应当将测线布置在相应预测点的同一高程上。

大跨度、高边墙地下洞室围岩应力与变形研究方法探讨

大跨度、高边墙地下洞室围岩应力与变形问题,是判断围岩稳定程度、进行支护设计、指导工程安全施工、保证洞室长期安全运行的关键因素之一。由于岩体自身结构的复杂性以及影响围岩应力与变形的因素繁多,目前对于该问题仍未形成统一的理论,未得到合理圆满的解决。本文在总结前人研究成果的基础上,系统的探讨了不同方法的优点与不足,并在此基础上提出了大跨度、高边墙地下洞室围岩应力与变形研究的一些思路和建议。

不同工法对高边墙超大断面地下硐室结构变形及应力响应分析

为了分析不同条件下高边墙超大断面地下硐室结构变形及应力响应,文中建立了施工过程中高边墙超大断面地下硐室结构模型,分析了不同围岩等级下6种工法下高边墙超大断面地下硐室结构的应力及变形。结果表明,随着施工步数的不断增加,所有工法下拱顶的沉降量及隆起量均表现为先快速增加后稳定的变化规律,这为高边墙超大断面地下硐室结构的施工方案优化奠定了基础。

某水利工程地下洞室高边墙混凝土裂缝原因分析与治理技术

针对某水利地下洞室工程高边墙混凝土裂缝治理实践,详细介绍大体积混凝土的施工环境条件、裂缝现状调查基本情况,认真分析大体积混凝土产生裂缝的主要原因,提出治理混凝土裂缝的方案、方法和主要技术措施。

高边墙地下洞室洞壁围岩板裂化实例及其力学分析

本文用鲁布格电站地下厂房边墙围岩开裂为例,讨论了板裂介质岩体力学的一个新领域,即高边墙地下洞室在高地应力作用下板裂化引起的围岩破坏和变形问题,它对研究地下洞室稳定性,岩体改造和变形监测反分析等将有新的启示。

地下洞室开挖过程中的高边墙安全与稳定控制

以锦屏二级水电站地下厂房开挖为例,探讨了如何对高边墙地下洞室的安全与稳定进行有效控制的问题,对今后类似工程施工具有较好的借鉴意义。

地下洞室边墙爆破振动传播衰减规律研究

基于桃花嘴矿区地下洞室爆破振动现场试验的实测数据,发现了地下洞室爆破开挖诱发边墙质点峰值振动速度传播衰减的特点,即爆源近区和边墙中心区域具有更大的放大效应。建立了四边简支板的动力学模型,进一步结合量纲分析法,推导出考虑边墙四边约束的地下洞室爆破边墙质点峰值振动速度预测公式。将实测数据分别代入萨道夫斯基公式和推导公式进行线性回归运算,得到萨道夫斯基公式预测值和推导公式预测值的平均误差分别为30.7%和5.1%。结果表明,该公式能较准确地反映地下洞室爆破边墙质点峰值振动速度存在的放大效应,特别可以精确预测放大效应显著区域的爆破振动峰值速度,为更好地控制边墙爆破振动损伤提供了参考价值。

高地震烈度区岩体地下洞室动力响应分析

考虑地震荷载特征及地下洞室的特点,利用动力时程分析法,对金沙江两家人水电站地下厂房洞室进行地震动力响应分析。研究自然地震波作用下,有无衬砌工况下的厂房洞室相对位移、点安全系数变化趋势,分析地震波穿越地下洞室时位移变化规律及厂房洞室衬砌抗震效果。结果发现:地震波传播除了受介质、结构面分布的影响外,还受岩体洞室面的影响,洞室自由面附近岩体的振动强度被放大;地下洞室断面质点最大相对位移、点安全系数波动规律与地震波谱相似;地下洞室壁及F4断层未出现较大永久性位移,处于弹性可恢复范围;施加衬砌后洞室的振动强度降低,洞室围岩刚度增大,其所承受的地震荷载亦随之增大,而位移减小,支护后洞室最大相对位移及永久性位移比无支护工况下分别平均下降10.88%和29.20%,洞室衬砌抗震效果良好。研究结果可为类似工程问题提供参考。

大跨度地下洞室拱顶稳定性及支护措施研究

拟建的金沙江下游一水电站引水发电系统地下洞室群规模巨大且布置复杂,其圆筒型阻抗式调压井高度达100 m,直径达50 m,洞室在同类工程中罕见,拱顶稳定及支护措施问题突出。针对复杂地质条件下,尾调顶拱围岩潜在的应力型破坏和结构面导致的变形与坍塌两类不同性质的问题,采用工程地质分析与三维数值模拟3DEC等相结合的方法,深入探讨圆筒形尾调室围岩应力集中范围、程度和高应力破坏风险;说明软弱层间错动带对围岩变形稳定影响及其安全性。研究表明:圆筒形尾调室总体受力特征良好,拱顶应力集中水平(30～44 MPa)相对不高,高应力破坏问题不突出;但层间错动带对拱顶稳定影响明显,沿层间错动带的错动变形较大且NNE向浅层7 m范围发生剪切屈服。采用系统支护与混凝土置换的加强支护措施后,可以明显减小层间带的错动变形,提高层间带的安全储备。

浅谈水工地下洞室高边墙开挖的施工质量控制措施

水工地下洞室一般埋深较大,地应力较高,加之地质条件的复杂性和不确定性,其高边墙施工难度大且施工质量难以控制。本文结合多年的施工经验,从开挖施工工序、施工测量工程控制以及开挖施工过程质量检查等方面综合阐述了水工地下洞高边墙开挖的施工质量控制措施,同时论证了及时合理支护、安全监测工程和爆破试验对保证高边墙开挖施工质量优良的重要性,可以给类似工程的施工提供参考。

高地应力下大型地下洞室群开挖顺序与支护参数组合优化的智能方法

针对高地应力下围岩变形破坏的特殊性以及大型地下洞室群开挖支护优化计算量大的特点,在三维弹塑性数值计算的基础上,采用反映高地应力下脆性岩石变形破坏特点的新本构模型,提出基于弹性释放能、塑性区体积、洞室周边位移与支护费用的地下洞室群开挖顺序与支护参数组合方案的综合优化新指标,综合集成粒子群与支持向量机的智能技术,提出高地应力下地下洞室群开挖顺序与支护参数的智能优化新方法。该方法通过典型施工方案的数值计算构建学习样本,采用支持向量机方法对样本进行学习与预测,建立起施工方案与综合优化指标之间的非线性映射关系,在具有一定约束条件的全局空间下,通过粒子群优化算法搜索出开挖顺序与支护参数的全局最优组合方案。将该方法应用于高地应力区黄河拉西瓦水电站地下厂房洞室群的开挖顺序和支护参数优化分析,结果表明该方法的可行性。

高应力硬岩地区岩体结构对地下洞室围岩稳定的控制效应研究

官地水电站地下厂房属典型的硬岩地区深埋大型地下洞室群,其重要特点是同时面临高地应力和结构面发育这2个不利条件,实测最大主应力为25～35 MPa,厂区无大的断层和软弱结构面,但错动带和裂隙十分发育。通过对地下洞室群施工过程中出现的围岩局部失稳破坏现象进行全面的分析整理,对三大洞室的岩体结构特征和围岩变形破坏模式进行系统的分析、比较和总结,从而对影响围岩稳定的两大控制因素——地应力和岩体结构对官地地下厂房洞室群围岩稳定的影响程度和方式进行分析和对比。研究表明,由于三大洞室围岩类别以II类为主,岩体结构以块状～次块状结构为主,围岩具有较高的力学强度和强度应力比,从而具有较强的抵抗应力破坏的能力;岩体结构对地下厂房围岩变形与稳定的控制作用较地应力则更为明显,地下洞室群开挖过程中出现的局部失稳或较大变形多与不利方位的结构面直接相关。三大洞室围岩岩体结构特征总体上的相似性非常明确,反映在三大洞室围岩的变形特征和破坏模式上具有很好的统一性。然而,三大洞室的岩体结构特征也存在一定的差异,导致岩体结构影响围岩稳定的方式和程度有所不同。结构面发育造成的另一个不利影响是为坚硬岩体在高地应力条件下产生卸荷时效变形提供了内部条件。因此,在强度应力比较高的硬岩地区,应充分重视岩体结构及其演化对围岩变形和稳定的控制效应。

高地应力条件下大型地下洞室群稳定性综合研究

从认识论的角度提出数值仿真技术服务于地下工程实践的PFP分析方法,并随拉西瓦水电站地下厂房工程开挖进度分3个阶段对洞群围岩稳定性进行系统地分析和预测。研究成果表明:在高地应力硬岩洞室群开挖过程中,不同部位围岩位移具有明显的空间差异性和时间渐变性;岩体中应力表现出一定的波动性、转移性;多洞室交叉使得围岩松弛区域具有一定的特殊性;围岩破损模式和深度也具有区域差异性等。其成果为洞室开挖与围岩支护改进提供了科学依据,也被实际洞室开挖过程揭示的变形规律和围岩开裂、掉块等破坏模式所证实。这些高地应力下硬岩力学行为规律对其他类似地下工程围岩稳定性研究也具有较好的借鉴意义。

高地应力条件下大型地下洞室群施工期围岩稳定特征

地应力水平高、岩体强度低是锦屏一级水电站地下厂房的主要特征,地下厂房施工期的围岩稳定问题十分突出。结合工程地质力学方法和3维有限元手段,对锦屏一级地下厂房施工过程进行了数值模拟,研究了地下厂房施工期围岩的应力变形规律、稳定性特征及围岩稳定主要影响因素。计算结果表明:围岩的应力变形、稳定状态受到断层、洞室布置及开挖支护程序的影响明显。围岩的应力随着开挖的不断进行而增大,最大应力出现的部位也在不断变化。随着开挖的进行,围岩的变形不断在增大,尤其是边墙的变形。在洞室交叉及断层出露部位,围岩的变形较大,塑性区基本贯通,应加强支护。

高应力条件下巨型地下洞室穹顶施工方案比较

白鹤滩水电站地下洞室群规模宏大且围岩地质条件复杂,尾水调压室洞径达48 m,大型穹顶面临着局部高应力条件下应力集中区的脆性岩体破裂问题和两翼松弛区的变形稳定问题,而不同的开挖方式将明显影响开挖过程的应力损伤和松弛变形控制效果。采用FLAC3D建立了白鹤滩右岸尾水调压室"槽形开挖"和"环形开挖"方案的数值模型,基于白鹤滩岩石力学特性定义了脆性玄武岩启裂强度的标准,并且采用三维空间等值面技术比较了开挖应力集中程度和范围,从而对开挖应力损伤、松弛变形、塑性区分布等特征进行了比较说明。研究表明,槽形开挖有利于控制应力集中和提供有效支护时机,可作为优选方案。此外,在局部应力型破坏风险更高的部位,建议采用平行于最大主应力方向的槽形开挖,从而更有效地控制顶拱中部应力集中和侧翼松弛变形。研究工作采用数值分析进行大跨度穹顶施工方案比较,可以为类似中等至深埋地下工程施工方案比选与优化提供参考。

高山峡谷地区大型地下洞室群非平稳人工地震动拟合

基于近场地震记录频谱分析,结合地震危险性分析得到的基岩场地反应谱,进行了高山峡谷地区大型地下洞室群的人工地震动加速度时程的合成。该方法使用三角级数迭加法,利用攀枝花地震动记录进行傅里叶变换,得到离散点的傅里叶幅值谱,选择两个卓越频率作为控制傅里叶谱的峰值控制点,通过反复迭代生成了初始人工地震波,根据高山峡谷地形进行了深度修正、基线校正和高频滤波,最终生成了可以用于FLAC和ABAQUS等数值分析软件的人工地震动加速度-时程。数值分析表明,此方法拟合的人工地震波可以较好地反映不同频谱对地下洞室群强震响应的影响。

高第二主应力条件下大跨度洞室围岩变形破坏特征分析及支护措施

猴子岩地下厂房区域地质构造复杂,洞室群埋深大,位于以水平构造应力为主的高—极高地应力区。与一般高地应力情况不同的是,猴子岩厂区第一、第二主应力均较高,分别达到36.43 MPa和29.82 MPa,使得高地应力对洞室高边墙的不利影响不能通过调整厂房轴线来规避,这为洞室施工和支护设计带来较大挑战。从工程施工过程中出现的变形破坏现象以及位移、支护应力监测资料、声波检测资料入手,归纳高第二主应力下大跨度地下洞室群的变形破坏特征为:1岩爆现象普遍;2围岩变形量及破坏深度大;3锚固支护结构负荷水平高。对围岩变形破坏机理作初步探讨,并根据支护效果总结了高第二主应力下支护设计和支护措施的经验,可为高第二主应力条件下大跨度洞室围岩的稳定分析提供参考。