张宁[1]2002年在《岩体初始地应力场发育规律研究》文中提出许多地应力场的实测资料表明：区域性地质构造特征对现今地应力场并无明显的控制性，现今地应力场中最大主应力的方向与挽近期区域性挤压应力方向并非具一一对应的关系。然而，区域性地貌的演化特征对现今地应力场具明显的控制性，当区域性地貌特征从高山峡谷区向低山丘陵区和平原残丘区转变时，现今地应力场的特征也从自重应力场向水平应力场转变。 通过本文的研究成果，根据区域性地貌的演化特征，我们可以大致地对现今地应力场进行判断：在分级卸荷条件下，岩体中弹性变形的恢复具有明显的规律性，这种规律对于研究地应力场的演变是有帮助的；地应力场中最大主应力方向与区域构造形迹在最近的构造运动中所受区域性挤压应力的方向无明显的对应性；区域性地貌形态的演化程度对现今地应力场的特征具明显的影响，随着区域性地貌侵蚀程度由峡谷区、丘陵区、平原区的变化，现今地应力场特征由自重应力场、水平应力场为主含少量自重应力场特征向水平应力场的规律变化；在峡谷区，山体中具有两个应力带：自重应力带和卸荷应力带，最大主应力方向在卸荷应力带中近平行于坡面并倾向于河谷、在自重应力带中近于直立；根据原始地面遭剥蚀的程度，可以大致地估算最大主应力和中间主应力的量值和方向；在丘陵区和平原区，最大主应力的方向近于水平，并与附近区域性侵蚀盆地和河流的展布方向基本平行，根据原始地面遭剥蚀的程度，可以大致估算其最大主应力的量值；根据区域性地貌形态的特征来分析工程区的现今地应力场特征，并进而大致了解岩石的应力环境，这种分析方法得出的结论与许多实际的地应力测试成果基本一致，对于大型水电工程地下厂房和压力隧洞的设计是有所帮助的。
袁风波[2]2007年在《岩体地应力场的一种非线性反演新方法研究》文中研究指明地应力是岩体工程的基本荷载条件,也是岩体工程设计、施工和稳定安全分析中必须考虑的重要因素。岩体工程所处地质环境的日趋复杂化和深部化,使得提出和发展更为完善的地应力反演方法显得十分必要。本文以黄河拉西瓦水电工程河谷区高地应力场反演为工程应用背景,根据“反演正算”原理,基于地应力实测数据的统计分析和确定性数值计算方法,考虑地应力随埋深的非线性分布特征和岩体非线性力学特性,通过综合集成神经网络的自学习功能和遗传算法的全局寻优能力,研究并提出了岩体地应力场的一种非线性反演新方法,同时对其合理性进行了分析验证。所完成的主要工作如下:1)在E. T. Brown和E. Hoek于1978年所总结全球地应力实测数据及图表基础上,搜集补充了大量新的地应力实测数据;基于这些统计数据,分析了地应力场随埋深的总体分布规律与特点;进而采用拟合分析等方法,研究并建立了岩体地应力场反演中所施加边界荷载条件的非线性分布函数表达式。2)引入上述边界荷载非线性分布函数及其参变量和自重应力修正系数,同时考虑地表剥蚀卸荷效应,以有限差分法为基础,通过构造典型参变量组合与相应数值计算结果的样本对,建立了代替确定性数值求解过程的神经网络自学习模型,编写了相关程序并验证了神经网络模型的预测精度。3)基于“反演正算”原理,通过定义上述参变量的值域并随机产生参数组→将所建立的神经网络自学习模型代替确定性数值求解过程→构建测点地应力计算值与实测值最优逼近的目标函数→利用遗传算法对参变量进行全局寻优→进而采用寻优所得参数组进行有限差分“正”算,从而建立起了岩体地应力场的非线性反演新方法。4)采用面向对象的C++程序语言编写了上述岩体地应力场非线性反演新方法的可视化计算程序。5)将所建立的岩体地应力场非线性反演新方法应用于拉西瓦水电工程河谷区高地应力场反演,并基于反演结果,分析了拉西瓦水电工程河谷区高地应力场的分布特点与形成机理。6)通过采用多元回归方法对拉西瓦水电工程河谷区地应力场开展分析,并将上述非线性反演方法所得结果与回归方法结果进行对比,分析和验证了本文所提出方法的合理性与优点。
米德才[3]2006年在《浅埋大跨度洞室群围岩稳定性工程地质研究》文中研究说明百色水电站将地下厂房洞、主变尾闸洞、尾水洞等洞室，以1倍左右间距，布置在水平宽度150m、上覆有效岩体厚度0.8～1.5倍跨度、由次块——镶嵌碎裂结构辉绿岩构成的呈斜坡地形的山体内。论文以次块——碎裂结构岩体中浅埋大跨度洞室群成功修建所经历的勘测—施工—监测—运行全过程所获得的系列资料，从地下洞室群围岩的初始应力环境、围岩初始结构条件、围岩初始力学特性出发，在建立符合初始环境条件的岩体力学模型的基础上，探讨了百色浅埋大跨度地下洞室群成功修建的工程地质基础条件、岩体工程特性和支护措施。论文主要内容如下： ①岩体初始结构分析——通过对比分析地下洞群区勘探平硐裂隙统计资料和钻孔声波与压水试验资料，研究了岩体暴露条件与初始条件下围岩结构类型的差异，基于岩体几何完整性和力学完整性一致性原则，分析了洞群区围岩的初始结构类型及比例。 ②岩体初始质量分析——通过钻孔、平硐、露天条件下变形模量测试结果的对比分析，建立了岩体纵波速度与变形模量的数学模型，根据洞群区岩体纵波速度，得到了岩体初始条件下变形模量的分布情况，并据此确定洞群区岩体初始质量。 ③岩体初始应力场分析——在区域应力场地质分析与有限元法模拟计算的基础上，依据研究区地应力实测资料，综合分析了洞群区岩体初始应力场的方向和量级，探讨了岩体初始应力场的空间分布特征。 ④洞室围岩分类——运用RMR法、Q系统法和水电围岩工程地质分类法对洞群区围岩进行了分类，探讨了各方法所得评价结果之间的相关关系。 ⑤洞室群围岩稳定性数值计算——基于洞群围岩初始应力环境、地质结构、岩体结构、岩体力学参数，建立了洞群区岩体初始力学模型，运用有限元法对洞室群整体稳定性进行了分析评价。 ⑥洞群围岩初始质量反馈分析——基于洞群区岩体力学模型，运用数值方法对岩体质量与围岩位移进行敏感性分析，建立了围岩质量与位移关系的数学模型，根据洞群围岩位移监测数据，反馈洞群岩体初始质量。 ⑦洞室群空间效应与岩体初始应力效应分析——基于研究区初始岩体力学模型，对洞室群间距、埋深和岩体应力场等进行了洞群围岩状态的敏感性分析，对洞群布置及应力环境的影响有了初步的认识。 本论文的主要创新内容包括： ①从岩体赋存环境出发，基于岩体几何完整性和力学完整性一致性原则，提出岩
胡安奎[4]2016年在《大型地下洞室群施工期围岩稳定动态反馈控制研究》文中研究说明由于受各种复杂天然地质状况等诸多未知因素的影响,水利水电大型地下洞室群施工为当今地下工程中最复杂的系统工程,地下洞室群工程问题成为一项极其复杂、高度不确定性且动态变化的系统问题。由于围岩失稳导致的工程事故时有发生,大型地下洞室群施工期围岩稳定性反馈分析与控制已成为函待解决的研究课题。本文以黄登水电站地下洞室群工程为背景,开展了大型地下厂房洞室群施工期围岩稳定动态反馈控制分析方法的研究,建立了由初始地应力场二步优化反演算法、围岩力学参数动态识别、不良地质段围岩稳定性实时馈控分析及基于施工全过程的地下洞室群动态安全信息模型的建立等组成的科学、实用的施工期动态反馈控制分析流程,重点研究和总结了各部分的相关方法和技术问题。主要研究内容及成果如下:(1)建立了科学、实用的大型地下洞室群施工期动态反馈控制分析流程,包括如下步骤:初始地应力场获取→前一期开挖完成后围岩力学行为评价→当前期开挖完成后基础信息及围岩力学行为复核→当前期开挖过程中不良地质段动态调控→当前期开挖完成后围岩稳定性评价→当前期地下洞室群围岩力学参数识别→下一期开挖围岩力学行为预测与安全评价→闭环反馈,直至地下洞室群全部施工完成为止,地下洞室群施工期动态反馈控制结束。(2)提出了一种叁维地应力场二步优化算法,并耦合数值仿真技术对黄登水电站地下洞室群工程区域地应力场进行了反演,揭示了工程所在区域的叁维地应力场分布特征,可清楚地明确初始地应力形成的主导成因,且在反演精度及反演效率上都体现出其明显的优势。(3)充分考虑岩体开挖卸荷、支护加固及新地质出露等多因素的综合影响,将时间因素全面引入地下洞室群围岩力学参数的动态数值计算,建立了地下洞室群施工期围岩力学参数动态识别分析方法,实现了几何参数、力学参数与施工信息动态更新之间的耦合,并揭示了围岩力学参数时空特性演化特征。(4)基于黄登水电站地下洞室群主厂房区域新揭露的不良地质段,耦合施工现场围岩破坏模式识别、监测信息的反馈分析及地下洞室群数值仿真分析等技术手段,建立了不良地质段围岩稳定性动态馈控分析方法体系。(5)考虑施工过程的施工进度信息、地质信息、支护信息的动态映射,建立了基于施工全过程的地下洞室群动态安全信息模型,实现了黄登水电站地下洞室群监测信息可视化管理、施工面貌与洞室安全状态的动态耦合可视化展示以及施工信息随施工进度的动态更新。
岑成汉[5]2007年在《地下厂房区初始地应力反演回归分析》文中研究表明地下空间的开发利用是二十一世纪的一个新的发展趋势，随着我国西部大开发战略将在西部高山峡谷地区修建大量的水工地下洞室，这些地下洞室的稳定与否将直接影响到工程建设的成败及运营效益，而地下工程的稳定性与岩体的初始应力状态紧密相关，将直接影响到地下工程设计与施工的安全性与可靠性。此外，西部地区地震烈度高，研究地下结构在地震荷载作用下的动力反应，同样具有重要的意义。本文以洪屏抽水蓄能电站地下厂房区为例，从实测点的布置、测量方法、实测应力结果的分析处理及回归分析方法等方面探讨了如何提高初始地应力场的反演精度，分析归纳初始地应力场的成因及主要影响因素，为隧洞的开挖设计提供较准确的初始资料，此外利用FLAC~(3D)对地下结构动力计算方法进行了探讨，主要工作如下：(1)综述了初始地应力场的成因、影响因素，为进一步的定量研究提供分析依据。(2)从地应力实测点的布置、测量方法、实测结果的分析处理等方面讨论了初始地应力场的量测分析技术及其分布规律。(3)介绍了回归分析的原理和方法，分析了AYSYS、FORTAN和FLAC~(3D)的特点，并通过叁种软件的联合应用，提出了一种初始应力场回归分析的有效方法，能够为地下洞室的开挖设计提供符合实际的地应力场。(4)以洪屏抽水蓄能电站地下厂房为例，运用本文提出的回归分析法进行厂区的初始地应力场回归分析，得到了符合实际地质情况的初始地应力场。计算结果表明，反演回归的精度较令人满意，表明了本文提出的方法的正确性和合理性。(5)介绍了基于FLAC~(3D)的动力分析理论和方法，利用FLAC~(3D)中的自由场边界，模拟了无限域的地震波传递，探讨了基于FLAC~(3D)地下结构抗震分析方法和实施技术，并通过算例计算，分析了浅埋地下结构的地震反应。
姜鹏[6]2007年在《隧道结构叁维数值分析和可靠度计算》文中研究指明随着我国西部建设的高速发展和山区高速公路建设的需要，隧道工程特别是山区高速公路隧道工程将会日益增多，隧道支护结构的设计采用传统的隧道支护结构设计方法难以充分兼顾支护结构断面的合理性和支护结构承载力与稳定性的可靠性。本文用可靠度来度量结构的可靠性能，使工程设计更趋科学、合理，更能反映问题的本质。本论文首先对湖南邵(阳)—怀(化)高速公路雪峰山隧道区初始地应力场特征进行了研究，在综合分析隧道区地应力场的现场水压致裂法测试成果、室内Kaiser效应测试成果、叁孔交汇孔径变形法测试成果的基础上，通过非线性有限元仿真模拟隧道区初始地应力场的分布状态，得出的结果与实测地应力量值基本一致：隧道所在平面上的最大主应力值为16.7MPa～33.2MPa，最小主应力为0.1MPa～5.4MPa。主应力量值均具有随埋深的增大而升高的规律，但受控于岩体的力学性能与结构特征，在硬软相间部位或断层带附近，出现应力分异现象。最大主应力的最大值并不在隧道埋深最大的部位，而是略偏东，表明地质构造对主应力的分布具有较大影响，隧道区构造应力场较高。通过对隧道区初始地应力场的研究，了解了隧道施工中围岩和支护结构中的应力变化规律，为高地应力下灾害的预测与治理提供更多的依据，并为隧道结构的叁维数值模拟和可靠度计算提供了较精确的边界条件。通过对雪峰山隧道区工程地质条件的研究，包括区域地质与区域稳定性、地形地貌条件、地层岩性及工程地质岩组、地质构造及其应力场演化、水文地质条件等方面，结合现场对拱顶下沉、洞周收敛、地表下沉、围岩内部变形及支护后围岩变形等情况的监测，利用FLAC~(3D)进行隧道的叁维非线性数值分析，来考察隧道结构的空间效应所引起的变形和稳定性状况的变化，确定支护结构对于位移量控制的作用，为施工中采用合理的支护提供依据。同时，构造功能函数及各参变量分布形态，采用响应面法及蒙特卡罗法对雪峰山隧道结构进行确定性分析和可靠度研究。通过对雪峰山隧道结构的叁维数值模拟及可靠度计算对比分析，以及隧道位移的监测结果，对隧道结构的稳定性进行分析，为隧道的设计者提供一些有益的意见建议，并对以后的地下工程提供借鉴，为设计和施工的可靠性提供科学根据。通过对典型区段叁维非线性数值模拟研究、可靠度分析及对现有监测资料的整理分析对比，获得了较为满意的结果：雪峰山隧道的开挖基本上没有大变形发生，整个隧道的稳定性比较好。对几类围岩段所选取典型断面进行数值模拟和监测的结果都说明目前雪峰山隧道采用的支护方式是合理的，能够保证隧道围岩不发生大的位移，从而保证隧道的整体稳定性，可靠度分析中可以看出β值拱脚最大，拱腰次之，拱顶最小，与三维数值模拟结果基本一致。发生小规模塌方地段，围岩与衬砌的变形很大，原有的初始设计不能够维持围岩整体的稳定性，后采用了超前小导管注浆、变更支护参数和开挖模式的支护措施和施工方法，形成了比较稳定的承载拱，能够保证隧道围岩不发生大的位移，从而保证隧道的整体稳定性。本文所提供的可靠度分析方法可行且基本上反映了隧道结构的实际稳定状态，本次模拟分析考虑的参数及分布特征基本能满足要求，实例证明该方法效率高，实用性强，用于地下结构的可靠性分析是可行的，在类似大型复杂结构的可靠度模拟中具有推广价值。
钟卫[7]2009年在《高地应力区复杂岩质边坡开挖稳定性研究》文中指出水电工程的修建过程中,经常会碰到复杂岩质边坡开挖稳定性问题。本文以世界第一高拱坝-锦屏一级水电站为依托工程,从工程地质调查分析入手,提出了高地应力区复杂岩质边坡坡体结构的概念、类型划分及其相应的破坏模式；根据实测的“点”地应力成果,回归反演了坝区的“场”地应力,在此基础上研究了回归地应力施加到计算模型上的方法；分析了边坡开挖的地应力释放规律,利用定性和定量方法对开挖引起的二次应力分区进行了研究,据此分析了边坡稳定性分析中的地应力考虑；然后根据损伤力学理论和岩石经验强度准则,推导了新的岩石统计损伤本构模型,再利用其强度折减原理,提出边坡考虑回归地应力的数值模拟方法以及基于变形-应力场的叁维点安全系数法来评价边坡的稳定性；对坡体内含多组贯通结构面的块体组合,运用块体理论编制了相应的计算程序；最后通过现场监测成果,进行了叁维监测反馈分析。论文在理论研究的同时,注重应用和试验验证,将研究成果应用于实际工程,接受实际工程的检验。主要取得了如下研究成果：(1)高地应力地区复杂岩质边坡坡体结构的概念、类型及其相应失稳破坏模式的确定。对比岩体结构、边坡结构的概念,提出了高地应力地区坡体结构的概念。在总结变形破坏模式和失稳机理的基础上,将坡体结构分为6个大类,并对在坡体内常见的发育1-3组节理的节理控制式坡体结构进行了亚类划分,初步建立起基于坡体结构的高地应力区复杂岩质边坡稳定性分析方法；(2)考虑河谷下切及地表剥蚀的区域地应力场回归。分析了坡体地应力的一般影响因素及深切河谷地区的地表剥蚀及河谷下切的特殊影响因素,根据实测的点应力,利用多元线性回归,得到了工程中可以利用的场应力,总结了深切河谷地区地应力场的分布规律,建立了从回归场应力到计算模型应力的施加方法；(3)边坡开挖引起的二次应力调整分析及边坡稳定性分析中构造应力的考虑。通过分析边坡开挖引起的地应力释放特点,从定性和定量两个方面分析边坡开挖引起的二次应力分区,在此基础上分析了边坡开挖稳定性中构造应力的考虑；(4)边坡开挖稳定性分析中考虑回归地应力的数值模拟方法。根据第1和第2提出的方法建立计算模型及确定模型上的地应力,基于损伤力学及岩石破坏的经验强度准则,通过室内岩石物理力学特性试验,推导了新的岩石损伤本构模型及损伤演化方程,并以FLAC3D为开发平台,利用其内嵌的FISH语言,编制了数据接口程序,在数值计算中反映了岩石破坏的损伤演化过程,从而确定出边坡的潜在破裂面,在此基础上,提出基于单元变形-应力场的叁维点安全系数法来评价边坡的开挖稳定性；(5)编制了基于块体理论的岩质边坡叁维块体稳定性分析程序。对于坡体内含多组贯通结构面的块体组合,根据块体理论的基本知识,利用程序语言编制了叁维块体稳定性分析程序,解决了多结构面组合形成的临界失稳块体,特别是半确定性块体及随机块体中临界失稳块体的确定问题；(6)边坡的叁维监测反馈分析。根据已获得的地质资料和岩石物理力学试验结果,结合计算域实际情况分析,确定待反演参数的变化范围,利用正交试验设计数值模拟方案,采用FLAC3D计算每组模拟方案对应边坡监测点的位移值。根据边坡监测点的位移值与各种参数方案所对应的计算值之间的函数关系(接近程度),确定出与计算模型范围和边界条件相适应的最佳计算参数,最后根据参数反演结果进行了开挖变形的正分析,参数的反演结果可以为数值计算和块体稳定性分析提供相应的参考。
孙建国[8]2004年在《鹧鸪山公路隧道测试、监测及围岩稳定性研究》文中认为随着隧道支护设计理论不断发展，新奥法成为现代支护理论的典型代表，尤其是现场监控量测的应用，并与理论分析结合，发展为一种适应地下工程特点的和当前技术水平的新的设计方法—现场监控设计方法(信息化设计方法)。现场监控量测，动态设计，信息化施工已经成为当前隧道及其地下工程设计和建设的发展方向。 本文详细阐明鹧鸪山隧道区工程地质条件，运用现代测试、监测技术、数值计算手段等对隧道围岩稳定性进行系统研究，主要获得以下认识和研究成果： (1)系统、动态、信息化思想始终贯穿全文，形成了一套完整的公路隧道稳定性研究的技术方法体系。 (2)地应力场测试和模拟研究表明，隧道通过部位初始应力分布规律的总体特征可划分为近坡面浅表生改造带和深部应力平稳带。隧道中部大埋深地段，最大水平主应力一般都大于垂直主应力。量级在17～23Mpa左右，属于高应力地段。 (3)制定了一套适用于鹧鸪山隧道施工阶段的围岩分类方案，并研制了基于模糊逻辑推理的围岩类别快速判定系统，为围岩类别判定开辟了一条新的途径。 (4)通过位移监测分析，获取围岩稳定性信息，确定围岩松动圈范围为1～3m。最佳支护时间，Ⅳ类围岩为15～22天，Ⅲ类围岩为35～49天，Ⅱ类围岩为19～48天。为支护动态设计和信息化施工提供了准确信息和可靠依据。以此为基础进行围岩力学参数反演分析，获得侧压力系数为1.23～1.31，垂向应力14～18.40MPa，水平最大应力22.6Mpa。 (5)运用块体理论分析了隧道开挖后围岩的块体稳定问题。指出可能出现的局部块体的总体特征和一般性规律。块体可能的失稳方式主要为拱顶直接掉落、拱腰和边墙部位出现单滑面或双滑面滑动块体。 (6)数值模拟研究表明，隧道开挖后，主应力方向发生明显偏转，最大主应力与开挖临空面平行，最小主应力近于垂直。主应力量值也发生了较大改变，压应力可达25～32Mpa，其影响范围在隧道边墙外10～15m；拉应力集中在拱顶和底板中部约0.5m范围内，最大可达10Mpa；在拱腰和墙脚常为剪应力集中区，易发生塑性剪切破坏。 (7)数值模拟反映出，在各种支护措施条件下，围岩都有不同程度的塑性破坏区出现。在拱顶和底板以张性破坏为主，而在拱腰和墙脚以剪切破坏为主。喷层对围岩塑性破坏的限制作用显着。随着支护措施加强，塑性破坏区的范围明显减小。而且，锚杆支护对围岩变形有较好的控制作用，3.5m长锚杆可使拱顶下沉下降40％左右，底板隆起下降34％。 (8)通过监测和数值分析可知，初期支护施工一段时间后，围岩变形逐渐趋于稳定，监测锚杆最大受力为80KN(200MPa)其最小安全系数为1.7。钢拱架受力总体较小，其最大值一般在10～15KN以内。因此，支护结构的受力是合理的，也说明鹧鸪山隧道支护措施设计是安全可靠的。
杨静[9]2003年在《锦屏水电站地应力场回归分析与坝肩槽开挖高边坡稳定性叁维非线性有限元分析》文中提出锦屏一级水电站位于四川省盐源县和木里县境内，是雅砻江干流上的重要梯级电站。电站设计装机容量3300MW，采用混凝土抛物型双曲拱坝，最大坝高305.0m，是拟建的国际上最高拱坝。无论是对大坝还是对地下厂房洞室群的稳定而言，地应力场的研究都具有非常重要的意义，同时，大坝基础开挖后形成的300m级高边坡稳定问题也是一个有待深入研究的课题。 本文根据锦屏一级水电站坝址区的地形地质特性，运用叁维非线性有限元仿真计算方法，对坝址区初始地应力场和坝肩槽开挖高边坡的稳定性及工程加固措施开展了系统研究。 首先结合锦屏一级水电站坝址区的地形地质条件与地应力实测资料，运用叁维有限元回归分析方法，建立工程区域的叁维初始地应力场且真实反映坝址区地质构造的有限元模型，并用逐步回归方法探讨了地应力场的待回归因素与构造应力场的模拟方式，对比分析了两种回归方案的特点，为坝肩槽开挖高边坡和地下厂房洞室群围岩稳定性分析提供合理的初始地应力场。 在确定的坝址区初始地应力场条件下，采用叁维非线性有限元的仿真技术，模拟左右岸坝肩槽分级开挖过程，研究了岩质边坡的卸荷效应，以及应力、位移和点安全系数的分布规律，揭示了边坡可能出现的破坏部位与发育程度。在此基础上提出了相应的加固处理措施，并研究了加固措施的工程效应，论证了工程加固措施的合理性与可靠性。 本文的特色在于：(1)针对锦屏水电站工程坝区地形地质条件，建模时充分考虑了坝址区内的断层、深部裂缝以及节理裂隙的分布特性，客观地反映了工程的实际情况；(2)在地应力场回归分析计算时，对构造应力场的模拟方 摘要式作了探讨与新的尝试，引入剪切位移模拟地质构造作用对主应力方向的调整作用，采用逐步回归的方法来选择待回归因素，讨论了岩体自重应力场在初始地应力场中的权重问题，并考虑了两种地应力场回归方案，综合评价了各自的特点;(3)在叁维非线性有限元仿真计算中，考虑了岩体的Drucke二Prager弹塑性模型和遍布节理的定向破坏模型，研究分级开挖过程中坝肩槽边坡岩体的应力场、位移场及破坏信息分布特征;(4)通过综合分析论证，提出了坝肩槽高边坡的加固处理方案并进行了作用效果研究;(5)首次采用隐含锚杆有限元子结构形式，系统研究锚杆对边坡岩体的加固作用以及锚杆在随加固区变形过程中存在的反向“锁固力”对岩体变形的抑制作用。
王希宝[10]2008年在《都汶公路龙溪隧道围岩大变形机制及防治研究》文中提出隧道及地下工程中,由软弱岩体构成的围岩,在高地应力(或相对高地应力)、地下水或自身膨胀性能的作用下,其自承能力丧失或部分丧失,产生具有累进性和明显时间效应的塑性变形且变形得不到有效约束的现象,称之为围岩大变形。它既区别于岩爆运动脆性破坏,又区别于围岩松动圈中受限于一定结构面控制的坍塌、滑动等破坏。围岩大变形将破坏支护结构、侵入断面限界,若处理不当将造成塌方,甚至将隧道完全堵塞,极易造成施工人员伤亡、毁坏施工设备、延误工期、增加工程成本,是隧道和地下工程中一种常见而又危害较大的地质灾害。都汶公路龙溪隧道自2004年施工至今,已多次出现大变形险情。查明大变形机制,开展大变形预测预报,有针对性地制定支护措施,对保证龙溪隧道工程的顺利施工有着重要的意义。同时,在丰富和发展大变形研究理论方面也将有具有重要的学术价值。本文详细阐述了龙溪隧道工程地质条件,对隧道区地应力场分布特征及形成原因进行了研究;基于大量的施工地质跟踪调研、室内外测试,阐明了龙溪隧道围岩大变形的形成机制;在工程地质分析的基础上,运用地下工程现代支护理论和施工理念,结合现代监测技术和数值模拟方法,从大变形的预测、支护两个方面对大变形的防治进行了探讨。主要获得以下研究成果:(1)采用施工阶段现场应力解除法实测了隧道的叁维地应力,结合围岩构造形迹和地震地质分析,认为应力解除法获得的主应力方向较为可靠,即最大主应力方向为NE向(与区域应力场不一致),与隧道洞轴线呈大角度相交,对围岩稳定性不利;龙溪隧道洞身段最大主应力量值为24～29MPa,最大横断面主应力量值为21～24MPa,根据《工程岩体分级标准》(GB 50218-94)附录B,洞身段围岩已处于相对高应力状态;通过对围岩的产状调查和构造特征分析,得出了地应力测点前后一定洞身范围内构造应力分量基本一致,并根据迭加原理提出了该洞段应力估算方法。(2)通过隧道围岩地质特征、赋存状态和变形破裂特征跟踪调研,对龙溪隧道围岩大变形的形成力学机制、破坏模式进行深入研究。认为龙溪隧道围岩大变形机制主要有软岩塑性流动型、塑性剪切滑移型和薄层状软岩弯曲型叁种,其中塑性剪切滑移又细分为塑性楔体剪切滑移、塑性剪切滑移、卸荷回弹剪切滑移叁种。(3)从理论上阐明了大变形预测的几个基本问题及预测系统的构建。根据龙溪隧道实际情况提出了具体预测原则,即必须考虑岩体结构和地应力因素,遵循动态预测和综合分析,形成了一套针对龙溪隧道较完整的、分阶段的大变形预测方案,通过对典型段落的具体应用,证明了该预测方案的适用性、可操作性和有效性。(4)对大变形预测常用的应力强度比法进行了探讨,提出了修正的应力强度比法,即,采用隧道横断面大主应力和岩体强度的比值进行预测,建议采用完整性系数法和Hoek-Brown经验强度准则公式估算岩体强度,更符合工程实际情况。通过对已有大变形隧道和龙溪隧道已变形段的检验性分析,初步证明了其可行性。(5)依据新奥法思想和公路隧道施工技术规范对龙溪隧道应用新奥法的情况进行了评价,采用有限元软件对龙溪隧道实测应力场下不同支护参数对围岩的加固效果进行数值模拟分析。在变形力学机制和预测研究的基础上,针对龙溪隧道特有的地质特征建立了一套服务于支护设计的围岩分类方案。在以上研究成果基础上确立了大变形的支护原则,制定了一套大变形支护设计方案。
参考文献：
[1]. 岩体初始地应力场发育规律研究[D]. 张宁. 浙江大学. 2002
[2]. 岩体地应力场的一种非线性反演新方法研究[D]. 袁风波. 中国科学院研究生院（武汉岩土力学研究所）. 2007
[3]. 浅埋大跨度洞室群围岩稳定性工程地质研究[D]. 米德才. 成都理工大学. 2006
[4]. 大型地下洞室群施工期围岩稳定动态反馈控制研究[D]. 胡安奎. 天津大学. 2016
[5]. 地下厂房区初始地应力反演回归分析[D]. 岑成汉. 河海大学. 2007
[6]. 隧道结构叁维数值分析和可靠度计算[D]. 姜鹏. 成都理工大学. 2007
[7]. 高地应力区复杂岩质边坡开挖稳定性研究[D]. 钟卫. 西南交通大学. 2009
[8]. 鹧鸪山公路隧道测试、监测及围岩稳定性研究[D]. 孙建国. 成都理工大学. 2004
[9]. 锦屏水电站地应力场回归分析与坝肩槽开挖高边坡稳定性叁维非线性有限元分析[D]. 杨静. 四川大学. 2003
[10]. 都汶公路龙溪隧道围岩大变形机制及防治研究[D]. 王希宝. 成都理工大学. 2008
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