基于原位监测的大型硐室群锚固参数优化及支护效果研究

发布时间：2017-04-15 02:13

  本文关键词：基于原位监测的大型硐室群锚固参数优化及支护效果研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：水电站地下厂房硐室群开挖过程中会发生许多围岩局部或整体失稳的事故,最直接的原因就是开挖过程中支护措施不当或者支护力度不够。研究地下硐室群支护系统,优化支护结构的锚固参数,既能为实际工程中地下硐室群开挖支护系统的选用提供一定的指导,也能增强支护系统的支护效果,对工程事故的防范有着切实的意义。然而,目前在支护系统及其锚固参数的优化研究方面,未见实际成果。本文以成都长河坝水电站地下厂房开挖工程为依托,通过资料调研、反演计算和数值模拟的方法研究了地下硐室开挖过程中锚固参数的优化及支护效果。本文的创新之处在于系统的研究了锚索与锚杆的锚固参数变化对支护体系自身及其所支护的围岩的变形受力情况的影响,并以此为依据进行参数的优化选取。研究内容归纳如下:(1)建立长河坝水电站的二维平面应变模型,通过原位监测数据的分析与合理选取,结合反演优化算法进行反演计算,得到了各典型开挖步段围岩的等效力学参数。(2)利用反演所得力学参数,对硐室群开挖支护系统中锚索预应力和锚杆尺寸参数进行优化分析,并研究锚固参数优化后的支护效果,发现优化后的支护系统能有效降低围岩的变形。(3)基于反演所得岩体力学参数和支护系统锚固参数优化结果,建立长河坝水电站的三维数值仿真模型,模拟硐室典型步段开挖和支护的全过程,分析评价支护系统的支护效果。结果表明,总体的支护效果较为良好,但对各硐室的交叉部位需进行支护措施强化。
【关键词】：大型地下硐室群 支护系统 锚固参数优化 原位监测 数值模拟
【学位授予单位】：上海交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TV554;TV731.6
【目录】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-10
• 第一章 绪论10-16
• 1.1 研究背景及意义10-11
• 1.2 国内外研究现状11-14
• 1.2.1 岩体力学参数反演研究现状11-12
• 1.2.2 地下硐室支护系统研究现状12-14
• 1.3 本论文研究工作14
• 1.4 论文结构14-16
• 第二章 基于原位监测的围岩等效力学参数反演分析16-43
• 2.1 工程概况16-29
• 2.1.1 工程总布置16-18
• 2.1.2 工程地质18-23
• 2.1.3 地应力23-24
• 2.1.4 开挖与支护方案24-26
• 2.1.5 围岩变形监测方案26-29
• 2.2 反演分析理论和方法概要29-33
• 2.2.1 反演分析概述29
• 2.2.2 反演分析计算方法29-33
• 2.3 反演分析数值计算模型33-34
• 2.4 待反演参数确定和监测结果选取34-38
• 2.5 反演结果及可靠性分析38-41
• 2.6 断面稳定性分析41-42
• 2.7 本章小结42-43
• 第三章 支护系统锚固参数的优化43-63
• 3.1 预应力锚索加固机理及损失原因43-45
• 3.1.1 预应力锚索加固机理43-44
• 3.1.2 预应力锚索预应力损失原因44-45
• 3.2 锚索预应力的优选45-50
• 3.2.1 锚索受力变化46
• 3.2.2 围岩变形46-48
• 3.2.3 围岩塑性区分布48-50
• 3.3 锚杆尺寸参数的优选50-52
• 3.3.1 锚杆长度51
• 3.3.2 锚杆直径51-52
• 3.4 支护系统锚固参数优化后的支护效果分析52-62
• 3.4.1 围岩变形情况52-56
• 3.4.2 塑性区分布情况56-57
• 3.4.3 支护抗力演化情况57-60
• 3.4.4 优化前后支护效果对比60-62
• 3.5 本章小结62-63
• 第四章 硐室群开挖支护三维有限元模拟及支护效果分析63-80
• 4.1 基于D-P屈服准则的理想弹塑性模型63-67
• 4.1.1 Drucker-Prager屈服准则63
• 4.1.2 理想弹性性材料的加载和卸载准则63-64
• 4.1.3 理想弹塑性D-P模型64-67
• 4.2 硐室群开挖支护三维FEM数值模拟67-72
• 4.2.1 基本模型67
• 4.2.2 围岩本构和参数67-70
• 4.2.3 初始地应力和边界条件70
• 4.2.4 支护系统模拟70-71
• 4.2.5 施工开挖步段模拟71-72
• 4.3 模拟结果及支护效果分析72-78
• 4.3.1 硐室群围岩变形特性72-75
• 4.3.2 硐室群围岩塑性分布75-76
• 4.3.3 支护效果分析76-78
• 4.4 本章小结78-80
• 第五章 结论与展望80-82
• 5.1 结论80-81
• 5.2 展望81-82
• 参考文献82-87
• 致谢87-88
• 攻读学位期间所发表的学术论文情况88-90

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