考虑围岩卸荷劣化的地下隧洞施工过程模拟及稳定性分析
发布时间：2021-06-24 05:21
地下隧洞已成为水利水电工程、交通工程、市政工程中不可或缺的组成部分,如何保证支护合理和围岩稳定是地下隧洞建设过程中两个密切联系的关键性问题。由于围岩的卸荷劣化效应必然存在于地下洞室的开挖过程中,因此本文的工作从研究地下洞室开挖过程中的围岩卸荷劣化效应出发,首先在FLAC3D中实现了围岩卸荷劣化效应的模拟;然后基于此模拟了某地下隧洞的开挖支护施工过程,形成了以荷载释放率确定喷锚支护施加和以位移释放率确定二次衬砌支护施加的模拟思路,提高了数值模拟支护施加的合理性;最后提出了基于能量法的地下隧洞动静力失稳判别方法,对该完建期的地下隧洞进行了动静力稳定性分析。论文的主要研究内容及成果如下:1.地下洞室开挖过程的围岩卸荷劣化效应模拟研究首先基于弹塑性力学理论和RFPA软件的数值试验结果,建立了“体积应变增量-塑性卸荷率-围岩物理力学参数劣化”之间的关系,然后利用fish语言对FLAC3D进行二次开发,实现了岩体卸荷劣化的模拟,最后以溧阳水电站地下洞室群分期开挖支护为例来验证该方法在FLACD中模拟围岩卸荷劣化的合理性与有效性。研究结果表明:a)体积应变增量与岩体材料后继屈服条件有着紧密联系,因此...
【文章来源】：武汉大学湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：99 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２－１主厂房支护参数??针对主厂房Ｃ４断面的监测数据持续未收敛的情况，根据地质重新提供的围??岩性状范围，在ＣＺ０＋１５３．００ｍ？ＣＺ０＋１２７．００ｍ内新增５根１５００ＫＮ的预应力对??
?ｒ??％?＼．．：Ｓｉ：ｆｃｌ??图２－１主厂房支护参数??针对主厂房Ｃ４断面的监测数据持续未收敛的情况，根据地质重新提供的围??岩性状范围，在ＣＺ０＋１５３．００ｍ？ＣＺ０＋１２７．００ｍ内新增５根１５００ＫＮ的预应力对??穿锚索，锚索参数与原设计参数一致，如图２－２所示。??３?５?＊?ｉ?Ｂ?Ｓ?１?Ｓ．?．?ｌａ??＾?３??＊１＾?＊＊＊３＾？＾?＿｜＊７??■＜？：?｜?：．■！；？?｜?；：ｋ＞?［?－４ＪＯ?１?．ＳＯ？，?Ｉ?：?ｉｉＫｔ?｜?ｉ?：．４ｌＸ＞?：?Ｉ－ＪＭ?ｊ?｜?＇－？＜０〇?ｊｌ．：?＇．．??Ｖ?．Ｈ．ＶＡＬ?＾?．?ｊ????????ｊ??｜?趾、?Ｍｉｌ．?Ｍｉ－ｉｋ．?ｉ＆Ｕ－＾?ＳｈＬｉｌ．??ｊ?３?Ｋ＜?■＊?＾?ｎ?ｓ．?．＂?Ｖ＼－?ｖ?ｖ＊＇?Ｖ＼?＂＞?＂?Ｖ?＼?＇?ＶＫ?＜?＂?ｆ?？?Ａ＇＂?Ｖ?Ｗ??１：１’?ｒ?ｔ?ｒ?．?ｉ?ｉ?■（?：?ｉ?ｖ?ｉ＊?ｊ?１?！、、?＊?（?，、?■?ｓ?ｉ?：?＇ｉ?ｉ?：??ｊ?ｎ＊＞？ｒｉ?ｒ？ｒｎｎ?ｒｒｒ＾＊?；ｔ?ｒ?：－?＞Ｔ？ｒｒ！??：ｊ?＞?：■?：Ｍ?）?＋?％－－■
其中主厂房Ｃ４断面的位移监测情况如下：??顶拱围岩位移前期测值规律正常，与当时施工情况相互印证，主厂房第一层??开挖完成以后，测值都比较稳定，２０１２年最大年变幅３．７６ｍｍ，目前最大值??１６．９６ｍｍ〇??腰拱多点位移计开始监测时，围岩受开挖影响的变形己经基本完成，围岩位??移平稳，整体年变幅不超过３．８ｍｍ，目前最大值３．４２ｍｍ。??上游侧边墙围岩位移目前己经趋于平稳；下游侧边墙受中槽及边墙开挖影响??较大，尤其在开挖面靠近该断面时，下游侧边墙多点位移计测值持续变化，随着??支护的跟进，围岩变形测值有收敛趋势；但在后续母线洞开挖施工过程中，边墙??围岩位移仍有增大趋势，围岩位移及平均变形速率均超出设计警戒值。表２－２及??图２－４展示了主厂房边墙围岩位移变化监测数据。??表２－２?２０１２年１２月主厂房边墙围岩位移特征值统计表??丨丨厂＇胸ｆ?馱ｔｔ?Ｓ她?ｆｔ賴?胃直?娜??监测邰ｋ?测点编号?，、?、??（ｍｍ）?时间?（ｍｍ）?时间?（ｍｍ）??
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于BP神经网络修正的自适应灰色模型的隧道变形预测研究[J]. 叶超. 铁道标准设计. 2017(11)
[2]隧洞开挖过程中锚固支护施加时与掌子面距离的确定[J]. 白琦,肖明. 水力发电. 2017(06)
[3]基于时效变形的脆性围岩最优支护时机研究[J]. 张建海,王仁坤,周钟,郑路,张茹,王璐,谢和平. 岩土工程学报. 2017(10)
[4]基于能量耗散原理的盐岩动力特性及破坏特征分析[J]. 尤业超,李二兵,谭跃虎,姜锡权,段建立,杨蒙. 岩石力学与工程学报. 2017(04)
[5]中低应变率加载条件下花岗岩尺寸效应的能量特征研究[J]. 梁昌玉,李晓,吴树仁. 岩土力学. 2016(12)
[6]地层衰减对地震波速度逆散射反演的影响研究[J]. 段晓亮,翟鸿宇,王一博,杨慧珠. 地球物理学报. 2016(10)
[7]开挖卸荷诱导的高储能岩体能量动态释放过程研究[J]. 范勇,卢文波,周宜红,严鹏,陈明. 岩石力学与工程学报. 2016(S2)
[8]大跨软岩隧道二衬合理支护时机的分析与优化[J]. 邵珠山,张艳玲,王新宇,李晓照. 地下空间与工程学报. 2016(04)
[9]隧道围岩变形预测Verhulst模型的精度与影响因素分析[J]. 王义国,吉安俊. 现代隧道技术. 2015(05)
[10]基于回归分析法的某隧道围岩变形规律研究[J]. 陈映江,陈友生,穆成林. 成都大学学报(自然科学版). 2015(03)
博士论文
[1]深埋隧洞开挖损伤区的演化与形成机制研究[D]. 李占海.东北大学 2013
[2]岩石变形破坏过程中的能量演化机制[D]. 张志镇.中国矿业大学 2013
[3]隧道软弱围岩变形机制与控制技术研究[D]. 赵勇.北京交通大学 2012
[4]高地应力软岩隧道围岩压力研究和围岩与支护结构相互作用机理分析[D]. 陈志敏.兰州交通大学 2012
[5]静载荷与循环冲击组合作用下岩石动态力学特性研究[D]. 金解放.中南大学 2012
[6]高应力储能岩体动力扰动破裂特征研究[D]. 殷志强.中南大学 2012
[7]动静组合加载下岩石力学特性和动态强度准则的试验研究[D]. 宫凤强.中南大学 2010
[8]高烈度地震下隧道破坏机制及抗震研究[D]. 黄胜.中国科学院研究生院（武汉岩土力学研究所） 2010
[9]大型地下洞室群地震响应特征研究[D]. 张玉敏.中国科学院研究生院（武汉岩土力学研究所） 2010
[10]冲击荷载下岩石强度及破碎能耗特征的尺寸效应研究[D]. 洪亮.中南大学 2008
硕士论文
[1]基于NGA-West2数据的场地系数研究[D]. 李洪达.哈尔滨工业大学 2015
[2]基于节理岩体损伤本构模型的FLAC3D二次开发及应用[D]. 朱晓鹏.中国地质大学(北京) 2015
[3]考虑空间效应的围岩位移释放系数的确定[D]. 周硕安.重庆大学 2014
[4]循环冲击载荷下岩石力学特性与损伤模型的试验研究[D]. 朱晶晶.中南大学 2012
[5]隧道围岩在开挖应力下的弹塑性损伤演化机理研究[D]. 何凯波.重庆交通大学 2009
[6]开挖过程中隧洞围岩应力释放规律及软岩支护时机研究[D]. 李俊鹏.西安理工大学 2007
[7]地下水与地震作用下节理岩体地下洞室围岩力学响应研究[D]. 吕涛.北京工业大学 2005
本文编号：3246456
【文章来源】：武汉大学湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：99 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２－１主厂房支护参数??针对主厂房Ｃ４断面的监测数据持续未收敛的情况，根据地质重新提供的围??岩性状范围，在ＣＺ０＋１５３．００ｍ？ＣＺ０＋１２７．００ｍ内新增５根１５００ＫＮ的预应力对??
?ｒ??％?＼．．：Ｓｉ：ｆｃｌ??图２－１主厂房支护参数??针对主厂房Ｃ４断面的监测数据持续未收敛的情况，根据地质重新提供的围??岩性状范围，在ＣＺ０＋１５３．００ｍ？ＣＺ０＋１２７．００ｍ内新增５根１５００ＫＮ的预应力对??穿锚索，锚索参数与原设计参数一致，如图２－２所示。??３?５?＊?ｉ?Ｂ?Ｓ?１?Ｓ．?．?ｌａ??＾?３??＊１＾?＊＊＊３＾？＾?＿｜＊７??■＜？：?｜?：．■！；？?｜?；：ｋ＞?［?－４ＪＯ?１?．ＳＯ？，?Ｉ?：?ｉｉＫｔ?｜?ｉ?：．４ｌＸ＞?：?Ｉ－ＪＭ?ｊ?｜?＇－？＜０〇?ｊｌ．：?＇．．??Ｖ?．Ｈ．ＶＡＬ?＾?．?ｊ????????ｊ??｜?趾、?Ｍｉｌ．?Ｍｉ－ｉｋ．?ｉ＆Ｕ－＾?ＳｈＬｉｌ．??ｊ?３?Ｋ＜?■＊?＾?ｎ?ｓ．?．＂?Ｖ＼－?ｖ?ｖ＊＇?Ｖ＼?＂＞?＂?Ｖ?＼?＇?ＶＫ?＜?＂?ｆ?？?Ａ＇＂?Ｖ?Ｗ??１：１’?ｒ?ｔ?ｒ?．?ｉ?ｉ?■（?：?ｉ?ｖ?ｉ＊?ｊ?１?！、、?＊?（?，、?■?ｓ?ｉ?：?＇ｉ?ｉ?：??ｊ?ｎ＊＞？ｒｉ?ｒ？ｒｎｎ?ｒｒｒ＾＊?；ｔ?ｒ?：－?＞Ｔ？ｒｒ！??：ｊ?＞?：■?：Ｍ?）?＋?％－－■
其中主厂房Ｃ４断面的位移监测情况如下：??顶拱围岩位移前期测值规律正常，与当时施工情况相互印证，主厂房第一层??开挖完成以后，测值都比较稳定，２０１２年最大年变幅３．７６ｍｍ，目前最大值??１６．９６ｍｍ〇??腰拱多点位移计开始监测时，围岩受开挖影响的变形己经基本完成，围岩位??移平稳，整体年变幅不超过３．８ｍｍ，目前最大值３．４２ｍｍ。??上游侧边墙围岩位移目前己经趋于平稳；下游侧边墙受中槽及边墙开挖影响??较大，尤其在开挖面靠近该断面时，下游侧边墙多点位移计测值持续变化，随着??支护的跟进，围岩变形测值有收敛趋势；但在后续母线洞开挖施工过程中，边墙??围岩位移仍有增大趋势，围岩位移及平均变形速率均超出设计警戒值。表２－２及??图２－４展示了主厂房边墙围岩位移变化监测数据。??表２－２?２０１２年１２月主厂房边墙围岩位移特征值统计表??丨丨厂＇胸ｆ?馱ｔｔ?Ｓ她?ｆｔ賴?胃直?娜??监测邰ｋ?测点编号?，、?、??（ｍｍ）?时间?（ｍｍ）?时间?（ｍｍ）??
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于BP神经网络修正的自适应灰色模型的隧道变形预测研究[J]. 叶超. 铁道标准设计. 2017(11)
[2]隧洞开挖过程中锚固支护施加时与掌子面距离的确定[J]. 白琦,肖明. 水力发电. 2017(06)
[3]基于时效变形的脆性围岩最优支护时机研究[J]. 张建海,王仁坤,周钟,郑路,张茹,王璐,谢和平. 岩土工程学报. 2017(10)
[4]基于能量耗散原理的盐岩动力特性及破坏特征分析[J]. 尤业超,李二兵,谭跃虎,姜锡权,段建立,杨蒙. 岩石力学与工程学报. 2017(04)
[5]中低应变率加载条件下花岗岩尺寸效应的能量特征研究[J]. 梁昌玉,李晓,吴树仁. 岩土力学. 2016(12)
[6]地层衰减对地震波速度逆散射反演的影响研究[J]. 段晓亮,翟鸿宇,王一博,杨慧珠. 地球物理学报. 2016(10)
[7]开挖卸荷诱导的高储能岩体能量动态释放过程研究[J]. 范勇,卢文波,周宜红,严鹏,陈明. 岩石力学与工程学报. 2016(S2)
[8]大跨软岩隧道二衬合理支护时机的分析与优化[J]. 邵珠山,张艳玲,王新宇,李晓照. 地下空间与工程学报. 2016(04)
[9]隧道围岩变形预测Verhulst模型的精度与影响因素分析[J]. 王义国,吉安俊. 现代隧道技术. 2015(05)
[10]基于回归分析法的某隧道围岩变形规律研究[J]. 陈映江,陈友生,穆成林. 成都大学学报(自然科学版). 2015(03)
博士论文
[1]深埋隧洞开挖损伤区的演化与形成机制研究[D]. 李占海.东北大学 2013
[2]岩石变形破坏过程中的能量演化机制[D]. 张志镇.中国矿业大学 2013
[3]隧道软弱围岩变形机制与控制技术研究[D]. 赵勇.北京交通大学 2012
[4]高地应力软岩隧道围岩压力研究和围岩与支护结构相互作用机理分析[D]. 陈志敏.兰州交通大学 2012
[5]静载荷与循环冲击组合作用下岩石动态力学特性研究[D]. 金解放.中南大学 2012
[6]高应力储能岩体动力扰动破裂特征研究[D]. 殷志强.中南大学 2012
[7]动静组合加载下岩石力学特性和动态强度准则的试验研究[D]. 宫凤强.中南大学 2010
[8]高烈度地震下隧道破坏机制及抗震研究[D]. 黄胜.中国科学院研究生院（武汉岩土力学研究所） 2010
[9]大型地下洞室群地震响应特征研究[D]. 张玉敏.中国科学院研究生院（武汉岩土力学研究所） 2010
[10]冲击荷载下岩石强度及破碎能耗特征的尺寸效应研究[D]. 洪亮.中南大学 2008
硕士论文
[1]基于NGA-West2数据的场地系数研究[D]. 李洪达.哈尔滨工业大学 2015
[2]基于节理岩体损伤本构模型的FLAC3D二次开发及应用[D]. 朱晓鹏.中国地质大学(北京) 2015
[3]考虑空间效应的围岩位移释放系数的确定[D]. 周硕安.重庆大学 2014
[4]循环冲击载荷下岩石力学特性与损伤模型的试验研究[D]. 朱晶晶.中南大学 2012
[5]隧道围岩在开挖应力下的弹塑性损伤演化机理研究[D]. 何凯波.重庆交通大学 2009
[6]开挖过程中隧洞围岩应力释放规律及软岩支护时机研究[D]. 李俊鹏.西安理工大学 2007
[7]地下水与地震作用下节理岩体地下洞室围岩力学响应研究[D]. 吕涛.北京工业大学 2005
本文编号：3246456
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