大型長廊式調壓室圍巖穩(wěn)定性數(shù)值仿真分析

為判定礦山地下采礦巷道圍巖穩(wěn)定性,得出較為可靠的結果,文中運用flac3d有限差分軟件對采礦巷道進行模擬計算,得出在有支護和無支護條件下的變形值;根據(jù)《采礦設計手冊》中的變形量的上限值,判定采礦巷道圍巖在沒有支護的條件下是穩(wěn)定的,不需要進行支護。

深部巷道圍巖穩(wěn)定性數(shù)值模擬研究——以某煤礦-648m南翼回風大巷400m的試驗段為研究背景，以數(shù)值分析為手段，分析了巷道支護前后應力場、位移場、塑性區(qū)的分布情況，對巷道的穩(wěn)定性和支護參數(shù)的合理性做出了評價，并將數(shù)值分析結果與現(xiàn)場監(jiān)測數(shù)據(jù)進行對比，驗證...

通過rfpa方法考慮巖石材料的細觀非均勻特性,對深埋硬巖隧洞全斷面一次開挖和分斷面多次開挖進行數(shù)值模擬分析,直觀呈現(xiàn)隧道圍巖破裂面位置與形態(tài)漸進破壞誘致失穩(wěn)的演化全過程,并與現(xiàn)場破壞情況對比研究,旨在揭示兩種不同施工過程中應力演化、位移擴展、能量釋放多個特征方面對圍巖穩(wěn)定性的影響及其破壞機制。數(shù)值模擬結果表明,隧洞圍巖穩(wěn)定性采用分斷面多次開挖優(yōu)于全斷面一次開挖方式,為應對1#引水隧洞tbm掘進到錦屏山核部強巖爆風險,排引2#橫通道往西洞段采用鉆爆法超前實施導洞方案為最佳。雖然分斷面開挖可以顯著地降低圍巖破壞風險,但不能徹底排除多次擴挖過程中圍巖大塌方的情況,則建議這些洞段直接鉆爆擴挖到位,讓tbm步進安全通過為宜。同時深埋硬巖\"城門型\"隧道的破壞機制是來自側壁破壞為主而拱形部位不存在壓力拱破壞,與淺埋隧道的破壞在拱頂?shù)钠茐臋C制有明顯區(qū)別,對認識隧道破壞機制有重要意義。

礦山開采時,不同的施工工藝會形成不同程度的采空區(qū)和崩落空區(qū),可能引起地表開裂和下沉,導致地面建筑物陷落、倒塌及礦區(qū)地震等嚴重地質災害。分別對岷縣寨上金礦采場采用充填采礦法和空場采礦法,借助ansys有限元計算軟件進行數(shù)值模擬,確定最佳的施工方案。計算結果表明:充填采礦法可以有效減少采場地壓,支撐圍巖,減緩采后空區(qū)圍巖的移動和破壞。

對大伙房水庫引水隧洞tbm機安裝段主洞和輔洞交叉部位進行了三維數(shù)值模擬。計算了圍巖的應力場和位移場及破壞區(qū)域,并對圍巖的穩(wěn)定性進行了評價。對大型隧洞工程的設計和施工具有指導意義。

http://www.***.*** -1- 古水水電站1＃導流隧洞圍巖穩(wěn)定性數(shù)值分析 張風堂 河海大學土木工程學院，南京（210098） e-mail：zft_008@sina.com 摘要：結合古水水電站1＃導流洞工程實踐，采用flac3d數(shù)值分析方法，系統(tǒng)研究了洞 室開挖完成后圍巖的二次應力場、變形場和塑性破壞區(qū)的分布特征和變化規(guī)律，為導流隧洞 圍巖穩(wěn)定性評價和工程施工設計提供了基礎資料和參考依據(jù) 關鍵詞：古水水電站；導流洞；圍巖穩(wěn)定性；flac3d 中圖分類號：tu196+.4td313+.1 1．引言 隨著我國西部大開發(fā)戰(zhàn)略的實施，水電開發(fā)在其中占據(jù)了重要地位，若干大型地下水電 站正在開發(fā)和興建中。工程地區(qū)往往河谷深切，岸坡陡峭，山勢雄偉，合理的設計常常不得 不將建筑物布置在地下或山體內部 [1] ，復雜地質條件下大規(guī)模的地下洞

針對昆-石高速公路陽宗隧道斷面跨度大的特點,通過經(jīng)濟技術、操作難易程度的綜合比較,陽宗隧道使用wtd系統(tǒng)錨桿支護對圍巖進行加固,效果良好。使用高性能混凝土作為隧道二次襯砌,降低病害的發(fā)生,減少整治麻煩,給隧道施工和運營都帶來極大的方便。采用地層-結構模式,運用同濟曙光軟件分析地質條件較差的ⅴ級圍巖隧道施工方法對圍巖穩(wěn)定性的擾動規(guī)律,計算結果表明施工方法選擇合理;采用荷載-結構模式,應用有限元軟件—ansys對二襯結構的安全性進行檢算,計算結果表明該隧道襯砌結構設計合理、安全性好。

本研究以北洺河鐵礦為工程背景,針對采準切割工作中出現(xiàn)的軟巖交叉巷道,運用flac3d對聯(lián)巷交叉口進行三維數(shù)值模擬分析,研究交叉口圍巖的力學、位移和變形破壞演化規(guī)律,并將控制點的位移監(jiān)測值與計算值進行對比分析。研究結果表明:數(shù)值模擬方法必須輔以現(xiàn)場監(jiān)控量測,才能客觀正確地反映出地下工程在施工過程中圍巖應力、位移及塑性區(qū)分布等特征,并為施工設計提供有效的參考依據(jù)。

采用有限元數(shù)值模擬方法,研究露天轉地下開采中次生應力對巷道圍巖穩(wěn)定性影響。分析結果表明,水平應力對圍巖穩(wěn)定性有重要影響,側壓系數(shù)大于0.5,水平應力對圍巖產(chǎn)生不利影響;側壓系數(shù)大于2.0,不利影響迅速擴大。圍巖中存在鉸接拱結構,圍巖體通過這種結構來承擔上部荷載。

向家壩水電站地下廠房工程地質條件較差,邊墻高、跨度大,開挖規(guī)模巨大,施工期圍巖穩(wěn)定性問題比較突出。在對區(qū)域工程地質條件進行分析的基礎上,建立了向家壩水電站超大洞室群的三維數(shù)值模型,采用統(tǒng)計回歸方法對地應力場進行反演分析。按照實際開挖支護程序對地下洞室群開挖進行模擬,對向家壩地下洞室群開挖過程中圍巖的穩(wěn)定性特征進行了分析。計算結果表明:超大洞室群施工期圍巖局部穩(wěn)定性問題突出,施加相應支護措施后改善明顯。

圍巖施工期穩(wěn)定性是隧道工程安全的面臨的重要問題.針對黑山隧道黃土隧道開展數(shù)值模擬計算分析,基于施工期間隧道拱頂沉降和圍巖洞內收斂變形特點,研究分析了考慮隧道左、右線施工期相互影響,進而分析隧道初期支護結構效果.計算結果表明:掌子面推進過程是影響圍巖變形的重要因素;隧道先行先開挖隧道產(chǎn)生的地應力重新分布相當于使右線埋深增大,有利于形成拱效應;表明初期表面支護的強度能很好的滿足穩(wěn)定性控制的要求,并具有可靠的安全余度.

文章結合始祖山公路隧道工程,采用數(shù)值模擬方法對該隧道施工全過程進行分析,并結合現(xiàn)場監(jiān)測數(shù)據(jù)對模擬結果進行比較。結果表明:數(shù)值模擬結果與現(xiàn)場監(jiān)測數(shù)據(jù)相近,具有較高的可靠性,通過數(shù)值模擬可以有效的反映隧道開挖施工過程中圍巖的變形情況以及可能出現(xiàn)的危險情況,對隧道的施工有一定的指導意義。

結合龍頭山隧道工程,利用有限元軟件adina建立空間計算模型,用三維彈塑性有限單元法對隧道ⅲ類圍巖段施工過程圍巖穩(wěn)定性和安全性進行分析,分析施工過程中圍巖的位移、應力、應變變化規(guī)律,得出了一些有益的結論,對大跨度隧道施工過程中的圍巖穩(wěn)定性和安全性評價有一定指導意義。

地下洞室圍巖穩(wěn)定性分析——一、無壓洞室圍巖重分布應力計算　　如果洞室半徑相對洞長很小，按平面應變問題考慮，概化為受均布壓力的薄板中心小圓孔周邊應力分布…………　　2塑性圍巖重分布應力　　地下開挖后，洞壁的應力集中最大,當它超過圍巖屈服極限...

結合唐山鐵礦的施工過程,利用ansys有限元分析軟件及有限差分軟件flac3d對鐵礦圍巖穩(wěn)定性進行數(shù)值模擬研究,分析了鐵礦圍巖的應力、沉降及塑性區(qū)狀況,評價了圍巖破壞機理及穩(wěn)定性。結果表明:隧道開挖后圍巖產(chǎn)生了一定的塑性區(qū)破壞,且地表產(chǎn)生了一定的沉降。由于對該礦山進行了流固耦合數(shù)值模擬研究,從研究成果看隔水層有效的阻止了滲流,但開挖擾動引起的裂隙使部分孔隙水從頂板中滲流到采場中,容易導致涌水事故。

公路隧道施工中控制隧道圍巖在開挖后的變形,避免發(fā)生過大變形與破壞,為隧道二次襯砌爭取時間是隧道施工中的關鍵問題。本文采用有限元數(shù)值模擬方法,模擬分析某一公路隧道的施工開挖過程,研究在不同的工況條件下,隧道圍巖的穩(wěn)定性,根據(jù)分析結果為隧道施工選擇了合理的開挖施工方法,隧道典型斷面的監(jiān)測結果表明采用的施工方法能夠滿足開挖施工的安全及進度要求。

通過曼歇2號隧道中導洞開挖中的地質素描和資料收集,依據(jù)掌子面和兩壁出露的地質體的巖性、節(jié)理、巖體結構類型、地質構造特征等綜合特征,沿其走向、傾向和傾角的延伸推斷工作面短距離前方的地質情況,應用赤平投影分析法對正洞的圍巖穩(wěn)定性和邊坡的變形破壞做出定性和定量分析,從而預測兩側正洞的地質情況,對連拱隧道上、下行線正洞的施工予以指導和控制,進而達到短期預報的目的。

隧道圍巖穩(wěn)定性分析是該工程領域亟需解決的問題。本文主要針對圓形斷面隧道圍巖穩(wěn)定性進行分析,建立了合適的地質模型,分析了隧道開挖過程中,隧道圍巖與支護結構相互作用力的變化規(guī)律,為今后的相關研究提供了一個思路。

隧道是修建在底層中的工程結構,在挖開地層并把隧道襯砌修建在地層內的過程中和以后,地層始終對隧道襯砌結構產(chǎn)生作用,本文在提出圍巖穩(wěn)定性基本判據(jù)的基礎上,著重對公路隧道圍巖穩(wěn)定性進行了分析。

在尚家灣隧道施工期間,曾預報并揭露大型溶洞,溶洞的存在給隧道施工帶來極大的安全隱患。以尚家灣隧道為背景,開展數(shù)值試驗。通過對比隧道前方有、無溶洞條件下開挖工況,從位移、應力、塑性區(qū)3個方面分析了隧道前方大型溶洞對隧道圍巖穩(wěn)定性的影響。研究表明:對于本工程而言,溶洞對隧道底部和左側拱腰的影響要大于對隧道頂部及右側拱腰的影響;隧道前方存在大型溶洞條件下塑性區(qū)體積隨開挖位置呈指數(shù)增長。隧道前方無溶洞條件下,塑性區(qū)體積隨開挖位置呈線性增長,即溶洞的存在大大加速了隧道開挖塑性破壞區(qū)的增長。該研究對巖溶地區(qū)隧道安全施工具有一定的指導意義。

水電工程中的"深埋、大跨、高墻"型水工隧洞應用越來越多,開挖過程中洞室的圍巖穩(wěn)定性問題顯得尤為突出。以西南某水電站為例,采用ansys軟件對地下廠房洞室群分層開挖進行模擬計算。為同類工程及相關研究提供參考。

某水電站布置有大型的地下洞室群,其規(guī)模在國內外已建和擬建的工程中都是十分罕見的?？傮w上說,地下廠房區(qū)巖體質量較好,但由于多期的構造作用,在廠房區(qū)巖層中發(fā)育有不同級別的結構面,對圍巖的穩(wěn)定性有一定影響。對此,本文運用圍巖分類法和數(shù)值模擬法分析了廠房開挖后圍巖的整體穩(wěn)定性,然后運用unwedge軟件對主廠房頂拱部位的不穩(wěn)定塊體進行了分析評價。