浅埋暗挖法隧道施工过程地表沉降及洞室稳定性分析

隧道施工具有一定的危险性和复杂性,需要加强预测分析,提高技术应用效果,避免在隧道施工过程中出现沉降超限、变形垮塌等事故。论文研究了浅埋暗挖法隧道施工过程地表沉降及洞室稳定性,从作用机理、破坏特点、影响因素等方面出发,分析了地表沉降及洞室失稳发生的过程,并结合多种理论研究成果,采用合适的分析技术方法,综合评价了地表沉降和洞室围岩变形危险等级,为设计、施工、组织管理等工作提供科学决策。

基于三维弹塑性有限元的洞室稳定性参数敏感性灰关联分析

综合考虑岩体物理参数的不确定性,针对常规敏感性分析方法所存在的不足,提出基于弹塑性有限元的洞室稳定性参数敏感性灰关联分析方法,并确定点安全系数为考核指标,确定岩体弹性模量、泊松比、黏聚力、内摩擦角等强度参数为敏感性影响参数。以金沙江两家人水电站地下厂房区洞室为例,对开挖后的地下洞室典型断面点安全系数的诸多影响参数进行敏感性分析,结果表明:不同的影响参数变化对洞室稳定的点安全系数影响有差异,因洞室开挖后,拱顶或边墙处于临空状态,而拐角点受洞壁约束更大,所以洞室拐角点安全系数比临近拱顶或边墙节点要大。点安全系数的敏感度是考虑综合影响参数的结果,采用灰关联分析方法分析表明,对地下厂房洞室典型断面点安全系数影响程度最大的为黏聚力和内摩擦角,其次为弹性模量和泊松比。从而克服了单因素常规参数敏感性分析的局限性,使得影响参数对点安全系数影响的灵敏程度排序得到统一,并与数力学分析结论一致,得到很好验证,为洞室稳定性支护材料的选取提供指导作用,对黏聚力和内摩擦角的要求应更加重视。

基于地应力场加卸载的地下洞室稳定数值模拟研究

将地下洞室稳定问题看作一非线性系统,研究了加卸载响应比(LURR)理论在洞室稳定分析中的应用前景及其实现途径,提出了基于地应力加卸载的实现方法。利用RFPA2D Basic软件,结合模型试验建立了平面应变数值模型,研究了加卸载实现方法,以拱顶沉降、水平收敛和声发射作为LURR参数,分析了逐级加卸载下变化特征。研究表明,拱顶沉降和收敛在荷载不太大的情况下,围岩处于稳定状态,LURR基本在1左右变化,当洞室围岩接近破坏时,拱顶沉降和水平收敛的LURR值出现震荡,不同位置处的水平收敛LURR呈现不同幅度的震荡。声发射随着荷载的增大而增加,加载声发射事件数和能量一般大于卸载情况,但未出现明显的加卸载响应。相关参数的LURR特征可用于预测洞室渐进失稳。

基于Hoek-Brown强度准则的洞室稳定影响分析

基于非线性Hoek-Brown强度准则,引入洞室围岩稳定系数,研究分析了岩体力学参数及初始应力场对地下洞室稳定性的影响。结果表明,保持σ3不变,侧压系数k增加以及保持σ3不变,主应力差σ1-σ3增加时,洞室稳定性相应降低。Hoek-Brown强度准则中,表征岩体特征参数GSI、mi以及岩石单轴抗压强度σci量值增加,洞室稳定性亦相应增加。

大伙房水库输水隧洞TBM安装洞室稳定性分析

大伙房水库输水隧洞工程长度大、支洞多,断面形式和围岩类别复杂。对TBM施工掘进速度、长距离掘进机可靠性以及对不良地质适应性要求高,TBM洞内安装(拆卸)洞室大、边墙高。为了合理设计和施工,利用平面有限元对TBM安装洞室稳定性进行了计算分析,并对其施工动态进行了三维模拟计算,所得结论可供相关工程参考。

含水软弱夹层地下洞室稳定性模型试验研究

软弱夹层是影响岩体稳定性的重要薄层,是造成工程灾害的原因之一,研究其特征具有重要工程意义。为探索软弱夹层特征对地下洞室稳定性的影响,以夹层含水状态、夹层位置和夹层厚度为因素,通过自研的杠杆式平面应力模型试验系统进行多工况对照模型试验,分析了不同工况下开挖和蠕变试验阶段洞周各测点的应力和表面收敛变形量的变化规律。试验结果表明:进行开挖时,开挖轮廓正上方测点的垂直应力下降,临近洞肩测点应力上升,离洞室越远,开挖影响越小;开挖结束后,应力呈增加趋势,动态调整幅度减小,最终趋稳;洞室开挖时,模型表面洞周各测点主要表现为竖直收敛变形,开挖贯通后,依然是竖直收敛变形为主;开挖试验阶段和蠕变试验阶段,软弱夹层特征对地下洞室稳定性的影响程度为:软弱夹层含水状态>软弱夹层位置>软弱夹层厚度。在具有软弱夹层的地下洞室工程,特别是软弱夹层含水时,应采取疏通排水等措施控制软弱夹层对地下洞室稳定性的影响。

大伙房水库输水隧洞TBM安装洞室稳定性分析与施工动态模拟

大伙房水库输水隧洞长度大、支洞多,TBM安装洞室断面大、形状复杂。施工过程要求TBM安装洞室稳定时间长。通过有限元计算,对TBM安装洞室的稳定性进行了分析,并对施工过程进行了三维动态模拟。

结构面对洞室稳定性的影响

结合实例工程,诠释了地下洞室随机结构面的发育特征和结构面与洞室开挖后形成临空面的空间组合关系,搜索典型块体,分析块体组合类型,运用极限平衡理论,计算可能失稳块体的安全系数F,量化块体的失稳特征,为地下洞室支护方案提供重要的数据资料。

锚索预应力损失对洞室稳定性的影响研究

长河坝水电站地下厂房1-4#母线洞在厂房持续下挖期间均出现了多条环向裂缝,其中4#母线洞底板距下游边墙6m处裂缝宽度达到3-4 cm,同时4#母线洞底板下部1470 m高程多点位移计变形速率未收敛。现场检查发现母线洞底板下方的预应力锚索杆体在底板出露,说明母线洞底板开挖破坏了底板下方预应力锚索,导致锚索失效。利用地下厂房三维数值模型,对该部位锚索预应力损失的影响进行了研究,研究成果表明：预应力损失程度与围岩变形呈指数型关系,当预应力损失程度大于60%后围岩变形急剧增长。根据研究结果,提出了母线洞下部岩体的加强支护措施。

基于软件模拟地下洞室稳定性计算分析

地下洞室围岩的稳定性与围岩的破坏机理密切相关,因此研究地下洞室的围岩稳定,必须首先分析地下洞室围岩破坏形式,弄清地下洞室的破坏机理,为地下洞室稳定性评价提供理论力学基础。本文以水布垭地下洞室为研究背景,采用现场勘测、有限元数值模拟的方法对洞室进行力学分析。最终分析得出洞室段内局部稳定情况以及洞室稳定性。

施工顺序对地下洞室稳定性的影响研究

一建设工程地表下12m拟建一岩石隧道,隧道正上方地面拟建35层的建筑物。采用PLAXIS和FLAC进行数值模拟对比分析,考虑先修建隧道与先修地上建筑两种工况,分别得到隧道洞顶的沉降位移、洞室周围围岩变形、拉压破坏区。两种软件的计算结果均表明先开挖隧道后修建房屋对洞室稳定性更为有利。并且发现两种软件计算模型不同,研究其围岩变形和地表变形特征适合采用PLAXIS,研究拉应力区和塑性区开展规律FLAC更适合。

引黄工程联接段7号隧洞地应力对深埋洞段洞室稳定的影响评价

地应力对深埋洞段洞室稳定的影响是引黄工程联接段７号隧洞的主要工程地质问题，针对地应力对深埋洞段洞 室稳定的影响作了分析评价。

三峡水利枢纽地下电站布置及洞室稳定关键技术研究

为解决三峡水利枢纽地下电站洞室群因埋深浅、山体单薄、块体强发育、洞室规模大、起吊重量大等特点带来的各类关键技术问题,在工程建设过程中进行了多项联合攻关,研究出“稳定拱”设计理论、“单洞型布置”、钻孔彩电技术及可视化偏录等多项创新成果,确保了工程的顺利建设,为类似工程积累了宝贵经验,具有一定工程意义和推广价值。

大型水电站地下洞室稳定控制设计研究与实践

针对地下工程建设面临的地下洞室岩溶强发育、软岩分布范围广等突出工程地质问题,以水布垭、构皮滩、彭水等3个水电站地下工程为依托,系统开展了软硬相间地层、软岩及强岩溶等地质条件下大型地下洞室(群)关键技术问题研究。在设计实践中,提出了地下洞室扶壁岩锚复合式吊车梁结构型式“原岩隔墩支撑”结构技术、“超前置换封闭保压”的软岩处理技术、厂房纵轴线与岩层走向呈小交角甚至零度角布置的设计理念以及根据洞周围岩塑性区确定的“分界、分序、分层”的岩溶处理新技术。研究成果有效解决了复杂地质条件下大型地下洞室布置及围岩稳定问题,相关工程均已安全稳定运行,可为类似工程设计和稳定性评价提供一定的理论、方法及技术支撑。

基于MIDAS的引调水工程泵站洞室稳定性分析

为模拟某引调水工程泵站地下厂房洞室的开挖支护过程,文章计算出Ⅲ类及Ⅳ类围岩加固后的应力、位移值,评价地下厂房洞室的稳定性。根据相关的地质条件和实际情况,借助MIDAS GTS NX软件建立数值模型,应用地层结构法进行有限元分析计算。计算结果表明,应力场和位移场分布规律合理,洞室不会产生塑性屈服,洞室开挖及支护完成后处于应力稳定状态,所选喷锚支护方案能够满足要求。相关成果可为地下厂房洞室稳定性分析评价提供重要借鉴意义。

浅埋暗挖法隧道施工过程地表沉降及洞室稳定性修正分析

本文通过介绍浅埋暗挖法隧道开挖过程的地表沉降机理与围岩的稳定性,提出地表沉降以及隧道稳定性的修正方法。最后通过结合实际工程,通过对比实测值,计算值和模拟值的方法得出地表沉降修正方法的正确性,通过分析洞室稳定性的修正方法得出隧道整个施工过程的安全系数。

破碎岩体洞室稳定性模糊综合评判

水利水电工程中,当水工地下洞室不得不穿越断层破碎带时,分析围岩稳定性并提出建议是进行设计工作的必要条件之一。模糊综合评判法已经被广泛应用于岩土工程中用以评判岩土体的稳定性。以渡口坝水电站引水隧洞穿越的断层破碎带实际工况为例,以模糊数学为理论基础,从围岩岩体特征、围岩岩体构造、洞室埋深、水文地质条件以及地质构造等级5个方面出发,分为2个层次,总共7个因子,建立了评判模型,确定了各因素等级标准和权重。根据最大隶属度原则,计算得到洞室开挖时的稳定性等级,用以评判其稳定性,取得了较好地效果。

基于地应力场加卸载的地下洞室稳定模型试验研究

加卸载响应比理论是研究非线性系统稳定的一种重要方法。本文分析了该理论的本质含义,研究了该理论在洞室稳定分析中存在的问题,提出了基于应力边界值即地应力场增减实现加卸载的方法。文中以某矿山巷道稳定研究作为工程背景,建立了相似材料平面应变模型。通过对顶部边界应力进行逐级加卸载,主要研究了拱顶竖向压力、拱顶沉降和声发射的响应特征。结果表明,当应力不太大时,拱顶竖向压力和拱顶沉降的加卸载响应比值接近1;当围岩接近破坏时,比值出现突然的增加,并伴随较大的波动。声发射能量和事件数虽未出现类似特征,但总体来说,随着荷载的增加,声发射呈现增加的趋势。

江边水电站地下洞室群围岩稳定性数值分析

利用显式有限差分快速拉格朗日分析程序FLAC3D,在进行初始地应力反演的基础上,建立了四川江边水电站地下厂房洞室群的三维非线性地质力学模型。采用基于能量耗散原理的弾脆性本构模型,对设计开挖和支护方案进行了全过程模拟分析,得到了施工过程中洞室群围岩的位移、应力和塑性区分布特点,并与现场监测情况进行比对,根据分析结果提出了加强监测的位置、加强支护的部位,并建议主厂房下游边墙和主变洞上游边墙之间区域采用预应力锚索进行重点加强,最后对支护系统和建议的合理性进行评价,对地下洞室群的设计和施工起到了一定的指导作用。

彭水枢纽地下洞室开挖应力及稳定试验研究

采用地质力学模型平面应变试验技术，模拟彭水枢纽地下厂房洞室围岩的构造特点和力学性能，分析研究了主厂房、调压小井在开挖过程中的围岩应力、洞周位移、Ｆ１断层对洞室稳定的影响及洞室围岩破坏机理等。