基于全位移理论的引水隧洞围岩变形全过程研究

鉴于当前隧洞监控量测方法无法测得由隧洞提前开挖扰动所产生的位移和未及时安装监测设备所损失的位移，因此隧洞围岩变形不能准确预测，基于全位移理论，提出了隧洞开挖过程中损失位移、超前位移和围岩内部变形全位移的计算方法. 对现场监测数据进行回归分析并采用FLAC3D有限差分软件模拟隧洞开挖.研究结果表明：隧洞开挖全过程中，围岩内部位移变化曲线呈S形特征，即分为初始增长、快速增长和稳定收敛3个阶段；掌子面空间约束效应的影响范围大致在前后4倍隧洞直径内；数值模拟中超前位移与全位移比值即围岩超前位移比，计算结果为0.3~0.4，与工程现场围岩实际变形规律相符. 因此，所求得的围岩内部变形全位移更符合现场实际情况，可为后续隧洞开挖过程中围岩内部变形全位移的计算，以及预留变形量的设置提供理论依据.     

龙开口电站15号输水隧洞支护及塌方治理技术

以龙开口输水隧洞工程15号隧洞为研究对象,总结了该隧洞的整体支护方案以及塌方段的支护方案.15号隧洞地质条件处于破碎围岩带,因此在穿越复杂地层施工过程中选择的是锚喷法支护方案.本文从锚喷法在支护过程中各部分的受力、加固机理出发,分析了加固结构对围岩的治理效果,并对施工中坍塌地段具体支护方式做了详细说明.该隧洞中在不良地质条件下的塌方治理方法对类似地质条件下的围岩支护加固有着重要的参考意义.     

隧洞围岩空间随机分布特性对隧洞稳定性的影响研究

根据分水江隧洞围岩强度的空间随机分布特征,采用蒙特卡罗随机有限元方法分析了扰动区围岩强度空间随机分布条件下隧洞开挖后围岩扰动区最大等效应力、最大拱顶位移、收敛变形、仰拱隆起的概率分布规律.并采用Ansys中concrete损伤本构模型,分析了扰动区围岩强度平均值相同但离散程度不同时扰动区裂纹分布范围变化规律,建立了考虑隧洞围岩空间随机性的隧洞开挖稳定性概率设计方法.结果显示:围岩强度空间随机分布离散程度越大(强度的标准差从0.608增大至1.216),围岩稳定性越差,裂纹分布范围越广(从1.7m增加至6m),注浆加固范围应增大.研究方法为设计更科学的支护体系提供了理论基础.     

福州大腹山隧洞围岩位移的非线性时序分析

以福州大腹山隧洞为例 ,在分析其工程地质条件的基础上 ,对隧洞围岩位移监控量测数据建立了非线性时间序列分析模型 .所建模型可用于预测隧洞围岩位移的未来变化 ,评价围岩的稳定性     

深埋隧洞围岩分类方法--JPHC分类

现有围岩分类方法只适用于中低地应力、低外水压力条件,在高地应力、高外水压力条件下的适用性差.某深埋隧洞地应力高达20～40 MPa、局部外水压力高达1～10 MPa,具有高地应力、高外水压力的特点.以该深埋隧洞为例,对<水利水电工程地质勘察规范>中的围岩分类方法(HC分类)进行了改进.通过HC分类与Q系统在该隧洞分类结果的相关性、一致性分析,引入地应力修正系数、岩爆烈度、水力劈裂的临界水头压力等,建立了高地应力、高外水压力条件下的围岩分类方法--JPHC分类.该方法在某深埋隧洞围岩分类中适用性好,并可推广使用.     

隧洞围岩的塑性区和松动区范围的推算

在设计隧洞衬砌时,必须预先知道隧洞围岩的塑性区或松动区的范围.目前工程上常用芬诺公式或卡斯特奈公式计算,这些公式没有考虑弹、塑性区不同的力学指标和围岩的膨胀性.本文介绍在服从库仑—纳维尔破坏准则的岩体中(即膨胀性岩体),考虑弹塑性区不同的力学指标,用弹塑性分析法,计算隧洞围岩的塑性区或松驰区的范围和应力、应变.在大量实测资料的基础上,用弹性波速度预测隧洞围岩的塑性区或松动区的范围.     

水工隧洞深部围岩弹塑性数值分析

隧洞是建筑物引水系统的重要组成部分,地下隧洞开挖后深部围岩应力场的状态变化对预测围岩失稳和开裂具有十分重要的意义。本文讨论了围岩应力分析中的本构模型和围岩应力分析中M－C准则的应用,用RFPA软件对隧洞开挖过程中围岩的应力场分布进行了相关的数值模拟,很好地验证了理论上的一些结论。     

考虑应力路径的深埋高地温隧洞黏弹-塑性围岩解析解

高地温深埋水工隧洞黏弹—塑性岩体中,由于高温环境的影响和隧洞降温等,致使围岩产生一定的温度应力。因此研究高地温隧洞围岩解析解时必须研究温度应力对围岩塑性区以及应力应变的影响。基于广义Kelvin模型与Bingham模型组成的高地温深埋水工隧洞黏弹塑性围岩力学模型,并在考虑应力路径对围岩与支护的影响下,结合高地温环境中温度应力对围岩与衬砌的影响,进而推导高地温环境热力耦合作用下围岩应力、应变、洞壁位移以及围岩塑性区半径的解析解。基于新疆某高地温水工隧洞工程进行分析与计算,对温度、围岩应力应变及塑性区半径的关系展开理论计算与分析。结果表明,考虑温度应力后计算得到的围岩位移更小。当隧洞内温度变化到达一定量时,所产生的温度应力可能会对围岩与衬砌相互作用的稳定性产生影响。     

印度尼西亚阿萨汉一级水电站引水隧洞施工测量

结合工程实践,介绍了印度尼西亚阿萨汉一级水电站引水隧洞在开挖与混凝土衬砌过程中测量的主要技术和方法,并就如何提高隧洞贯通精度、较好控制隧洞超欠挖问题提出了建议,探讨了断面收方技术在隧道围岩变形监测中的应用.     

浅埋高压引水隧道内外水联合作用下衬砌应力敏感性分析

高压输水隧洞作为有效调送水资源的基础设施在调水工程中得到广泛运用,浅埋高压输水隧洞运营期间在高内水压作用下,存在混凝土衬砌开裂的风险.本文以杭州市千岛湖配水工程为背景,采用控制变量法,利用Abaqus建立有限元模型,针对不同隧洞埋深、不同地下水位以及不同围岩类别下的引水隧洞模型进行渗流应力耦合分析,探究衬砌在不同外界条件下的应力响应.研究结果表明,隧洞埋深大、地下水位高、围岩等级高等有利因素影响下,衬砌内侧最大拉应力较小,隧洞衬砌开裂风险较低.     

龙游大型古地下洞室群工程地质条件及病害研究

龙游大型古地下洞室群虽然已保持了长达两千年之久的完整,但是现场调查发现,这些洞室存在着许多病害现象.为了更进一步保护这一人类文化瑰宝,作者从工程地质调查入手,对龙游石窟区的工程地质条件、水文地质条件以及洞室群的病害类型等进行了分析.并在此基础上,提出了以支顶为主的观赏式保护措施.图7,参14.     

关于地下岩盐溶腔利用的特性研究

岩盐的蠕变、卤水的热膨胀以及卤水的渗漏是影响地下岩盐溶腔长期演变过程的三个主要因素．综述了国外在这三个方面的研究现状，以及国外学者所得到的一些结论．由于我国对岩盐溶解机理、岩盐溶腔的利用以及岩盐溶腔长期演变特性的研究相对薄弱，提出了在地下岩盐溶腔利用的过程中的一些建议．     

控制性结构面对地下洞室围岩稳定性的影响

控制性结构面的展布和工程特性往往决定了地下洞室的布置和工程结构形式。以糯扎渡的主厂房为原型,通过地质条件和岩土结构特征的分析,采用Flac3D数值模拟方法,研究Ⅰ级结构面对洞室群布置的控制作用和Ⅰ-2类结构面对围岩应力、变形的影响。结果表明:Ⅰ级控制性断层与洞室最近边墙(端墙)的距离小于80 m以后,洞室围岩的应力急剧增加;在距离小于60 m后其变形也急剧增加,对围岩的稳定不利。和洞室轴线小角度相交的缓倾角结构面对围岩应力的影响较大,中等倾角的结构面对围岩的变形影响较大。     

煤矿采空区、溶洞对公路变形的影响及其防治

根据湖南省耒宜高速公路沿线煤矿采空区、溶洞较多的地质特点,分析了采空区、溶洞对路面变形的影响,提出了处理方案。     

储油洞库地下水流系统影响因素权重分析

为了评价影响储油洞库地下水流系统各因素的权重,利用层次分析法,结合山东某大型地下水封储油洞库工程实例,对影响储油洞库地下水流系统的水幕系统关键设计参数(水幕钻孔注水压强、水幕系统高度、水幕钻孔间距和水幕系统宽度)、储油工况等因素进行多因素综合分析。结果表明:水幕系统注水压强的权重最大,是影响储油洞库地下水流系统的主要因素;储油洞库建造期水幕系统是控制地下水流系统的关键,运行期地下水流系统主要通过水幕钻孔注水压强控制。     

磨料水射流割缝裂隙带对洞库围岩稳定性的影响

利用割缝设备在洞库上方的围岩中制造分布合理的人造节理并结合填充介质可以有效地衰减爆炸应力波。为了验证采用磨料射流割缝设备在洞库围岩中进行人工割缝及充填材料前后围岩开挖的稳定性，利用FLAC3D与Midas对磨料水射流人工割缝及充填材料前后的大跨洞库及围岩进行了数值模拟研究，对数值模拟中围岩的稳定性进行实时监测与分析。结果表明，裂隙开挖后洞库位移略有增加，但基本处于稳定状态；利用碎石进行充填裂隙后，碎石的扰动作用使其位移进一步增加，但增加量极小，洞库仍处于稳态；可利用锚杆支护减小位移、增加稳定性。因此，在洞库围岩中进行人工割缝构建填充裂隙群对于整体围岩的稳定性影响较小，研究成果可为地下工程抗爆削波防护设计提供参考。     

盐穴在地下能源存储领域的应用及发展

 盐岩具有较低的渗透性、良好的蠕变特性及损伤恢复功能。盐穴是能源地下存储的良好介质,广泛应用于天然气、原油、液态碳氢化合物等的存储;也可以进行压缩空气蓄能和氢气存储蓄能,存储转化可再生能源;同时可应用于工业废料、有害废料的处置及二氧化碳封存等。综述了盐穴在地下能源领域的应用情况及基本原理,展望了盐穴的技术发展趋势。阐述了中国盐穴能源储库起步较晚、资源有限、技术难点多、发展与挑战并存的现状。     

天然溶洞稳定性预测的模糊控制方法

本文指明,用模糊近似推理方法,对天然溶洞的稳定性进行预测是可行的,然后进行了天然溶洞稳定级别及稳定控制因素的模糊数学描述,提出了天然溶洞稳定性预测模式及模式预测的特征展开近似推理算法,最后建立了预测模型并自测考核效果。结果说明,建模是有效的,具有一定的适用性。     

黄壁庄水库副坝塌坝原因的同位素方法研究

通过钻孔中进行的密度测定、人工同位素示踪、环境同位素分析等方法与技术,分析了黄壁庄水库副坝在进行混凝土连续墙施工过程中多次发生塌坑、塌坝的原因为：塌坝段下部的硅质灰岩中溶洞发育,充填物很少,上部地层多次的塌方使已固结的土体遭到严重的破坏,在护壁泥浆的长期浸泡下形成软塑状土．在重型机械的压力下,软塑状土从槽孔向溶洞中流动,造成严重的塌坑事故．     

盐穴储气库溶腔夹层应力分布规律

 针对层状盐岩地层水溶造腔过程中不溶性夹层的破坏坍塌现象,建立了夹层力学分析模型,应用小挠度薄板弯曲理论求解,得到了夹层剖面内各应力分量的分布规律。对夹层破坏坍塌条件进行分析,给出了一种计算夹层极限跨度的方法。研究成果为盐穴储气库水溶造腔过程中夹层破坏坍塌的预测提供了理论依据和有效的计算方法。