多目标可变模糊评价法的导流隧洞围岩稳定性分级研究

隧道围岩稳定性的模糊评价研究——隧道工程是受各种复杂因素影响的地下结构工程，虽然通过监测工作得到的隧道净空位移变形可以一定意义上有效反映隧道是否稳定，但是却无法对隧道的整体稳定性情况做出合理的判断．为了更好地解决这一问题，利用模糊数学的原理对...

http://www.***.*** -1- 古水水电站1＃导流隧洞围岩稳定性数值分析 张风堂 河海大学土木工程学院，南京（210098） e-mail：zft_008@sina.com 摘要：结合古水水电站1＃导流洞工程实践，采用flac3d数值分析方法，系统研究了洞 室开挖完成后围岩的二次应力场、变形场和塑性破坏区的分布特征和变化规律，为导流隧洞 围岩稳定性评价和工程施工设计提供了基础资料和参考依据 关键词：古水水电站；导流洞；围岩稳定性；flac3d 中图分类号：tu196+.4td313+.1 1．引言 随着我国西部大开发战略的实施，水电开发在其中占据了重要地位，若干大型地下水电 站正在开发和兴建中。工程地区往往河谷深切，岸坡陡峭，山势雄伟，合理的设计常常不得 不将建筑物布置在地下或山体内部 [1] ，复杂地质条件下大规模的地下洞

在地下工程施工中,根据围岩稳定性分类确定围岩开挖和支护施工措施及参数是行之有效的手段,在水电工程领域,取得了根据工程地质力学参数进行围岩分类的成果,但在应用中存在不足.经研究并结合原有成果,建立围岩稳定性模糊综合评价模型可弥补其不足,使原有成果的运用更方便可靠。实践证明,该模型是合理可行的。

水电工程中的"深埋、大跨、高墙"型水工隧洞应用越来越多,开挖过程中洞室的围岩稳定性问题显得尤为突出。以西南某水电站为例,采用ansys软件对地下厂房洞室群分层开挖进行模拟计算。为同类工程及相关研究提供参考。

通过rfpa方法考虑岩石材料的细观非均匀特性,对深埋硬岩隧洞全断面一次开挖和分断面多次开挖进行数值模拟分析,直观呈现隧道围岩破裂面位置与形态渐进破坏诱致失稳的演化全过程,并与现场破坏情况对比研究,旨在揭示两种不同施工过程中应力演化、位移扩展、能量释放多个特征方面对围岩稳定性的影响及其破坏机制。数值模拟结果表明,隧洞围岩稳定性采用分断面多次开挖优于全断面一次开挖方式,为应对1#引水隧洞tbm掘进到锦屏山核部强岩爆风险,排引2#横通道往西洞段采用钻爆法超前实施导洞方案为最佳。虽然分断面开挖可以显著地降低围岩破坏风险,但不能彻底排除多次扩挖过程中围岩大塌方的情况,则建议这些洞段直接钻爆扩挖到位,让tbm步进安全通过为宜。同时深埋硬岩\"城门型\"隧道的破坏机制是来自侧壁破坏为主而拱形部位不存在压力拱破坏,与浅埋隧道的破坏在拱顶的破坏机制有明显区别,对认识隧道破坏机制有重要意义。

根据隧道的工程地质条件,确定了围岩稳定性的影响因素,即岩体的基本物理、力学性质、地下水以及节理发育条件等。在此基础上,运用可拓学理论,选取了对隧道围岩稳定性有重要影响的参数指标,在此基础上,建立隧道围岩稳定性定量评价模型,并通过可拓学计算程序,得出隧道围岩稳定性评价结果,将其与按相关规范计算的围岩稳定性评价结果相对比,结果基本吻合,因此,可以考虑将可拓学理论应用在隧道围岩稳定性评价的工作中。

结合熊渡隧道的工程实践,通过拱顶沉降、锚杆应力的现场监控量测和数值计算工作,研究了复杂地质条件下岩溶隧道全断面爆破开挖时围岩的稳定性,研究结果表明,熊渡隧道ⅴ级围岩段的破碎带采用现有的施工工艺和支护参数是可行的,围岩变形可控,支护结构的支护效果显著,围岩基本稳定。

随着科学技术的高速发展,人们对隧道围岩稳定性研究的方法呈现出各种各样。文章通过资料的查阅,总结了隧道围岩稳定性研究的发展历史及现状,在前人研究的基础上分析了其以后的发展趋势。

叙述二滩岩体的质量分级，并以此作为地下洞室开挖和支护的基础。对左、右岸导流洞的地质条件和各级围岩的稳定性进行了评价。采用施工地质方法，进行了前后地质资料的对比。

导流隧洞广泛应用于工程建设中,钢筋混凝土衬砌支护也是目前导流隧洞的主要支护方式。采用非线性有限元分析方法,对某水电站导流隧洞洞身特征断面进行了计算,并引入了点点接触单元,对在内水作用下围岩和钢筋混凝土衬砌之间存在初始缝隙时的联合承载特性进行了分析;引入了接缝单元,对围岩与钢筋混凝土衬砌接触部分在外水作用下的工作特性进行模拟,分析了衬砌与围岩接触面强度对衬砌应力的影响,研究结果对其他导流隧洞衬砌结构设计和施工具有一定的指导意义。

天生桥一级水电站的两条导流隧洞开挖洞的径均为１６ｍ，从ｔ２ｂ层泥岩，砂岩中通过。为研究隧洞施工与运行期围岩稳定性，研究了岩石与软弱结构面的流变特性，进行了现场原位模型洞的变形量测和有限元分析，分析了围岩强度，软弱结构面及围岩的地质结构对稳定性的影响。

通过曼歇2号隧道中导洞开挖中的地质素描和资料收集,依据掌子面和两壁出露的地质体的岩性、节理、岩体结构类型、地质构造特征等综合特征,沿其走向、倾向和倾角的延伸推断工作面短距离前方的地质情况,应用赤平投影分析法对正洞的围岩稳定性和边坡的变形破坏做出定性和定量分析,从而预测两侧正洞的地质情况,对连拱隧道上、下行线正洞的施工予以指导和控制,进而达到短期预报的目的。

基于等效数值法的地下工程围岩稳定性评价研究——基于等效数值原理并结合地下工程围岩本身特性，对地下工程围岩稳定性进行了评价。选取5个影响围岩稳定性的指标进行评价，分别是围岩质量指标d值、单轴抗压强度r岩体完整性指标k、地下水渗水量w和节理状况，并把...

结合唐山铁矿的施工过程,利用ansys有限元分析软件及有限差分软件flac3d对铁矿围岩稳定性进行数值模拟研究,分析了铁矿围岩的应力、沉降及塑性区状况,评价了围岩破坏机理及稳定性。结果表明:隧道开挖后围岩产生了一定的塑性区破坏,且地表产生了一定的沉降。由于对该矿山进行了流固耦合数值模拟研究,从研究成果看隔水层有效的阻止了渗流,但开挖扰动引起的裂隙使部分孔隙水从顶板中渗流到采场中,容易导致涌水事故。

在地下工程的施工过程中,围岩的稳定性对于工程整体的施工质量以及安全性都有着十分重大的影响,直接关系到地下工程的施工效果.本文针对地下工程引水隧洞施工过程中具体发生的一些状况,结合隧道围岩的稳定性进行分析,旨在使地下工程引水隧洞的建设更加具有安全性.

对地下工程而言,其围岩是否具有较好的稳定性直接影响着整个工程的建设质量、施工安全和运行安全等。本文主要是结合地下工程引水隧洞建设过程中的一些情况,对引水隧洞围岩的稳定性进行分析,为日后的地下工程的设计及其引水隧洞的建设提供一定的借鉴和参考。

采用有限元方法,初步研究了隧洞在埋深为33,233,433m时,在ⅰ~ⅴ级围岩的受力、塑性变形和位移变化。研究发现,在同一埋深下,随着围岩破碎程度的增加,围岩的受拉区和塑性变形区逐渐从拱顶、底向边墙转移,并可能在边墙处发生拉应力突增现象,突增幅度随埋深的增加而增大。隧洞的拱顶、边墙和拱底都会产生较大位移;随着埋深的增加和岩体的破碎,拱顶和拱肩的位移会超过其他部位。计算结果和已有的模型试验结果相比较,论证了研究方法和结论的合理性。

地下洞室围岩稳定性分析——一、无压洞室围岩重分布应力计算　　如果洞室半径相对洞长很小，按平面应变问题考虑，概化为受均布压力的薄板中心小圆孔周边应力分布…………　　2塑性围岩重分布应力　　地下开挖后，洞壁的应力集中最大,当它超过围岩屈服极限...

隧道围岩稳定性分析是该工程领域亟需解决的问题。本文主要针对圆形断面隧道围岩稳定性进行分析,建立了合适的地质模型,分析了隧道开挖过程中,隧道围岩与支护结构相互作用力的变化规律,为今后的相关研究提供了一个思路。

隧道是修建在底层中的工程结构,在挖开地层并把隧道衬砌修建在地层内的过程中和以后,地层始终对隧道衬砌结构产生作用,本文在提出围岩稳定性基本判据的基础上,着重对公路隧道围岩稳定性进行了分析。

在风险评价方法的基础上,结合模糊理论,提出了围岩稳定性的风险评价分级方法。在评价时,根据岩体力学现有的研究资料,选取六个评价指标通过对评价指标权重的计算并结合安全检查表法,计算出围岩稳定性的值,以此值将围岩分为ⅰ~ⅴ个等级,从而实现了对围岩的综合评价。该评价方法被应用到黄河大柳树水电站导流洞围岩稳定性综合评价中,其结果得到了实际工程的检验,说明该方法有一定的适用价值。

首先提出对于软岩(土质)隧洞及时支护下的围岩变形稳定性可转化为支护结构的安全性这一评判理念,在此基础上进一步将初期支护(喷层)不出现拉压破坏时围岩与支护结构的对应变形作为评判标准,提出软质隧洞围岩稳定性评判新思路;考虑到支护结构内力的监测不便、不准,而支护结构的收敛变形监测较为方便与可靠这一工程现实,再次通过数值试验的方法,将支护结构的极限应力科学地转化为对应的支护结构的允许变形,进而建立能够考虑初期支护安全性的围岩稳定性评价新方法。该评判方法在新疆库尉输水隧洞工程的成功应用表明其具有较好的可靠性和适用性。