摘要：大跨度洞室的最小矢跨比是大跨度洞室尺寸设计的重要参考依据,基于能够考虑岩体软化、剪胀、体胀、密度变化等开挖响应特征的Cavehoek本构模型和能够反映不同岩体质量、岩石单轴抗压强度条件下的极限应变标准,对不同地质强度指标GSI、埋深、侧压力系数、结构面等条件下的60 m大跨度洞室的最小矢跨比进行了研究。结果表明,GSI、侧压力系数、埋深3个因素中,GSI对大跨度洞室的最小矢跨比影响最大,侧压力系数和埋深次之;岩体质量越好,最小矢跨比越小,最小矢跨比与侧压力系数和埋深之间并非线性关系。结构面和岩石单轴抗压强度对大跨度洞室最小矢跨比有较大的影响,尤其是缓倾结构面非常不利于大跨度洞室成拱。

摘要：通过对喷射混凝土的实际受力机制以及隧洞施工过程响应特征的研究,发现喷混凝土的施工和受力过程具有非常复杂的时间和空间效应。研究表明:喷混凝土支护结构的受力会随着隧洞掌子面的推进而越来越大;喷混凝土从初喷到复喷,直至达到设计强度,其变形和强度的力学特性是随着时间而逐渐变化的,即混凝土的起强过程;喷混凝土与围岩间接触面的力学性质也随时间发生变化;支护结构设计分析中,若不考虑喷混凝土施工和力学特性的时间和空间效应,将会高估喷混凝土的实际受力状态。通过以色列Kokhav Hayarden抽蓄电站施工支洞喷混凝土设计的实际应用,证明了隧洞喷混凝土支护设计计算中考虑其时间和空间效应是必要的,否则将会高估其实际受力。

摘要：岩体中大跨度地下洞室群支护设计是一个涉及地质条件、岩石力学、洞室形状、开挖方法等诸多因素影响的复杂非线性难题。为解决Q系统、RMR、设计规范等已有地下洞室设计系统在岩体强度、地应力、洞室几何特征等方面考虑的不足,提出一个包含岩体质量、岩体峰值强度、岩体残余强度、地应力、洞型特征和开挖施工方法6个因素全新的地下洞室设计指标D,并分别建立6个因素的定量评分表格,提出基于D值的地下洞室支护压力、洞室群岩柱厚度的经验设计公式,构建基于D值和洞室跨度确定地下洞室支护类型组合、锚杆、锚索、喷层等支护结构详细参数的设计系统,实现对地下洞室支护方案和参数的定量设计,并以国内外45个水电工程地下洞室支护设计、洞室群岩柱厚度设计为例对该经验设计系统进行验证,该系统可以作为指导地下洞室或洞室群设计的通用经验系统。

摘要：初始地应力场特征是地下工程稳定分析中最重要的条件,为了评价开挖后地下洞室的围岩稳定及支护设计的长期安全,需要对围岩的初始地应力场进行反演。在对雅砻江卡拉水电站工程区地应力实测值进行分析的基础上,根据世界地应力图和GPS地表监测数据所确定的区域地应力特征,选取地下厂房区域测试可靠、具有代表性、离厂房区域较近的实测点作为初始地应力数值反演分析的回归对象,结合反演分析原理,获得整个地下厂房区域的地应力场分布特征。通过对比数值计算值和实测成果可知:测点地应力的大小和方向拟合程度较好,分布规律大致相同,表明采用数值反演分析方法的合理性。分析成果为地下厂房洞室群的布置、开挖支护设计等提供了依据。

摘要：竖井支护设计对围岩稳定和施工安全具有重要意义,水利水电工程中采用正井法开挖引水竖井的工程案例较少。根据正井法施工特点,确定开挖、初衬以及拆模等工序需要的具体时间,考虑混凝土力学参数的时效特征,并结合所在区域的地质条件、岩体力学参数以及开挖进尺,对初衬设计厚度、强度以及拆模时间等进行了研究,形成了一套基于正井法施工,考虑衬砌混凝土力学参数时空特征条件下的衬砌设计方法。实践表明,考虑混凝土力学参数时空特征条件下的支护设计更加合理,具有一定经济和社会效益。

摘要：锦屏二级水电站大理岩在高的地应力条件作用下表现出破裂随时间扩展的现象,给引水隧洞的运行期安全产生重大的影响。现场开挖后出现的滞后破裂现象、锚杆应力计和声波测试都反映出大理岩破裂随时间发展的特征。首先采用室内试验和数值分析,证明破裂是大理岩开挖后的主要响应方式,表明锚杆应力计和声波测试在现场测试中具有更好的适用性,而多点位移计敏感性较差。利用GSI随时间指数递减代表大理岩强度随时间递减,进而表征隧洞开挖损伤区随时间的增加而增加,在此基础上,建立应力腐蚀模型SC。将现场已获得的监测数据作为SC模型中相关参数的校核依据,对大理岩的长期力学响应、锚杆受力状态和衬砌结构安全性进行详细分析,采用SC模型得出的特征与现场实际开挖响应具有很好的一致性。

摘要：在分析超深埋长隧道工程沿线地应力场时,大埋深、长洞线、复杂地质条件等因素增加了工程区地应力场的复杂性和认知难度,影响了地应力判断结果的准确性。锦屏山超深埋特长交通洞为中国埋深最大的交通隧道,最大埋深达到2 375 m、长度达到17.5 km,水压致裂法、应力解除法等常规的直接地应力测试方法仅适用于洞口等浅埋位置,难以直接测得深部的地应力数值,进而影响对整个区域地应力场的判断,客观信息的缺乏决定了要从其他多个角度去评估地应力场状态。首先借助峰值强度和残余强度应力包络线,揭示了隧道周边不同位置处围岩开挖响应所对应的应力状态,提出了超深埋长线形隧道工程地应力场分析工作流程。在锦屏山交通洞工程实践过程中,综合采用宏观地质判断、现场破坏现象分析、测试成果指示、应力集中区推断等方法,对地应力场分布特征进行了评估和解译。另外,由于岩组、褶皱、构造、地形等条件导致局部地应力异常,采用非连续数值分析方法分析了结构面、褶皱2种代表性因素对局部地应力场的影响。最后,基于上述研究成果,建立考虑了地形、褶皱和主要断层的整体高精度三维模型,利用褶皱构造和断裂构造在现今构造挤压作用下的响应方式揭示了沿线地应力存在的分区现象,为超深埋长线形隧道工程的地应力场判断提供了更加准确便利的方法。

摘要：在世界最大跨度的白鹤滩水电站右岸地下厂房开挖过程中,位移监测揭示0+076 m^0+133 m洞段正顶拱距开挖面17~26 m的围岩存在持续、缓慢的"深层变形",变形量级整体达35~55 mm,且0~17 m不同深度测点出现同步等速位移增量,成为了施工期反馈分析最为关注的岩石力学问题。在介绍厂房顶拱位移监测布置和监测成果基础上,通过多点位移计监测成果的GoCAD插值直观展示了围岩变形的空间分布特征,说明了顶拱围岩变形模式的特殊性;然后,结合FLAC3D数值分析,探讨了洞室群围岩应力集中、破裂扩展和时效变形的分布特征,诠释了"深层变形"的成因机理,并且通过围岩破坏现象和密集准分布式光栅光纤位移监测进行了验证;最后,对该洞段顶拱围岩稳定性进行了评价。研究表明,厂房顶拱上方锚固洞底板浅层围岩应力集中程度大于岩石启裂强度,浅层岩体的破裂扩展造成了围岩时效变形,使得埋设于锚固洞底板松弛圈的多点位移计安装基座端产生抬动,间接造成多点位移计不同深度测点产生同步等速位移增量,从而表现出所谓的"深层变形"现象。研究成果为顶拱围岩异常监测变形的产生机制提供了合理解释,也为顶拱围岩稳定性评价提供了技术支撑。

摘要：岩土体参数取值对于工程设计意义较大,为更好地评估土体参数不确定性对软土隧洞掌子面稳定的影响,采用Monte-Carlo随机模拟方法,分析了土体参数变异性及样本容量水平对掌子面稳定特性的影响,提出了掌子面设计安全系数的确定方法。结合工程实例评估了设计安全系数的合理性,分析结果表明,样本容量较大时,土体参数的不确定性对软土隧洞掌子面稳定特性影响较小;小样本条件下,土体参数不确定性影响随着样本容量的降低逐渐增大。研究成果可为临时性的隧洞掌子面支护设计提供依据。

摘要：白鹤滩水电站左岸拱坝坝基边坡地质条件复杂,坝基边坡内发育的缓倾坡外的层内错动带、反倾坡内的断层和柱状节理玄武岩是开挖边坡变形响应的重要影响因素。在分析现场监测数据基础上,对白鹤滩左岸拱坝坝基630 m高程以上的剪切变形特征及机理进行了分析研究,采用离散元程序UDEC再现了层内错动带LS3319的剪切变形特征,并对左岸拱坝坝基630 m高程以下的开挖响应特征进行了预测。结果表明:630 m高程以上坝基开挖过程中顺坡向缓倾层内错动带LS3319在开挖面坡脚部位出露前后,对坡脚局部应力场产生较明显的影响,其上下盘岩体表现出不同的变形特征,错动带上盘部分岩体首先出现应力增大或集中现象,随着开挖面下移直至错动带出露,出现开挖卸荷引起的岩体松弛;630 m高程以下受层内错动带LS331影响产生剪切变形,上盘浅层岩体出现卸荷松弛。错动带剪切变形主要发生在错动带的坝基面开挖揭露过程中,变形量值主要受赋存地应力条件、结构面参数和产状等因素控制。