摘要：以岩土材料力学参数空间变异性的"点估计-有限元"分析方法为基础,结合节理分析时自身存在几何模型、网格划分等特性,扩展了该方法在节理分布空间变异性分析方面的适用性,明确了具体的研究步骤与方法。以某抽水蓄能水电站为例,通过分析节理空间变异性对围岩变形与塑性区的影响,验证了扩展后该方法的准确性和合理性。对工程案例开挖揭露的1400余条节理进行概率统计,建立了节理空间变异性的有限元分析模型;采用扩展后的概率分析方法,研究了节理分布对地下洞室群围岩开挖稳定性的影响。研究结果表明:(1)对比概率分析得到的围岩变形概率分布与现场监测结果,发现剔除变形异常点后监测变形量值大部分位于得到的位移概率分布范围内,说明节理的空间变异性是导致监测变形波动的主要影响因素;(2)围岩变形概率分布的标准差能有效识别出围岩开挖变形受节理空间变异性的影响程度,对于所给出的案例依次为:机窝>边墙>顶拱;(3)围岩塑性区的概率分区能合理判断地下洞室群开挖时受节理影响较大的区域和范围,为工程施工的支护设计提供依据。

摘要：地下洞室围岩裂隙遇水侵蚀而引发不同程度的劣化对洞室稳定性具有不利影响.针对此问题,以华北某大型抽水蓄能电站为依托,在地质赋存环境和工程问题分析的基础上,开展了裂隙劣化对支护结构内力及围岩变形的影响规律研究.首先基于滑动裂隙模型,通过考虑裂隙水侵蚀引发的裂隙面静水压力和裂隙面强度、刚度的变化,从理论上分析了裂隙劣化的影响机制.其次借鉴强度折减法的思想,通过对裂隙、锚索、喷砼等多种结构的精细模拟,从数值上研究了裂隙劣化的影响程度.最后通过对比分析两部分的结果,提出了裂隙劣化下支护结构受力和围岩变形的预测模型.研究表明:洞室开挖支护后,裂隙劣化是围岩局部变形发展过大的主要诱发因素,且随着劣化程度的加深表现为:(1)支护结构的内力在与裂隙相交处先呈指数型增长而后趋于平稳,最大增幅为100%~150%;(2)围岩的变形呈指数型增长,其中裂隙的滑移和开裂变形量值增幅为100%~120%,围岩的整体变形量值增幅为30%~40%.大型地下洞室施工和运营期间应当充分考虑裂隙劣化对稳定性的不良影响,忽略其影响可能使工程偏于危险.

摘要：节理、裂隙、断层等结构面与开挖面形成的块体稳定性一直是大型地下厂房施工安全的核心问题。施工中由于围岩的开挖扰动形成不同深度的“裂化面”对地下厂房关键块体的形成和稳定具有显著的影响。在对围岩开挖扰动分区裂化现象进行概化的基础上,将“裂化面”等效为平行于开挖面的结构面,采用一般块体分析理论,对某抽水蓄能电站施工过程中出现的围岩衬砌开裂和块体塌落开展定位块体稳定性分析。研究结果表明:考虑“裂化面”的块体多以棱台状出现;围岩开挖扰动裂化深度较浅时形成的定位块体易出现塌落,当裂化深度增加时,考虑“裂化面”相对于不考虑“裂化面”形成的定位块体的体积有明显增加,这些大体积的块体若发生小的滑移变形极易导致围岩衬砌开裂。

摘要：大型地下厂房沿轴线方向一般可达几百米,导致岩体材料参数存在一定的空间变异性,采用确定性参数取值必然导致分析结果与工程实际之间存在差异,影响厂房的围岩扰动和稳定性判断。对此,将点估计—有限元的概率分析方法应用到地下厂房围岩变形的概率分析中,研究岩体力学参数空间变异的概率处理方法对围岩稳定性的影响;通过分析围岩变形及扰动,提出了一种基于变形标准差的围岩开挖扰动敏感性判断方法。以某抽水蓄能电站为例,采用正态分布描述了围岩力学参数的空间变异性,进而设计了16种地下洞室群围岩开挖稳定性分析方案。结果表明,采用考虑岩体力学参数空间变异性的概率分析方法能够准确判断出围岩各部位可能的变形量值,为稳定性判断提供更准确的依据;基于提出的开挖扰动敏感性判断方法能直接描述围岩开挖形成的关键扰动区域,在研究案例的地应力和节理分布等地质条件下,开挖扰动敏感区域主要为高边墙处。

摘要：针对节理组产状不确定性导致的岩石块体稳定性问题,采用正交设计方法对节理组产状进行多方案设计,通过使用定位断层为主轴的半定位块体统计分析方法,对某抽水蓄能电站洞室开挖不稳定区域进行识别。结果表明,该方法在充分考虑节理面产状不确定性的基础上,有效、快速地识别出半定位块体出现的集中区域,初步判断地下厂房施工时变形与破坏的主要危险区域;通过对半定位块体的体积、埋深、安全系数等的统计分析,有效识别出对工程安全影响较为显著的块体及其出现区域;通过将半定位块体的计算结果与实际开挖块体进行对比,快速识别了主要控制断层和潜在危险区域,分析了支护方案的加固效果,指出了可能需要加强支护的区域。

摘要：地下岩石工程中的裂隙等岩体结构对喷砼等支护结构的受力、变形及破坏具有重要影响。以某抽水蓄能电站为依托,针对开挖过程中揭露的节理裂隙及其分布特征,采用节理单元和Timoshenko梁单元对大型地下洞室群开挖过程节理的滑移和喷砼的破坏开展了施工全过程分析,研究了开挖过程中顺、反倾向节理裂隙的滑移变形发展规律和喷砼的轴力、剪力和弯矩的演化及其与节理位置的关系,并采用强度包络线方法判别了不同区域围岩喷砼支护的破坏类型,揭示了裂隙滑移对喷砼破坏的影响规律。研究结果表明,顺倾裂隙在地下洞室群开挖过程中的滑移变形较反倾裂隙明显,特别是在高边墙区域,顺倾裂隙滑移变形对围岩变形和喷砼影响显著;顶拱处喷砼内力受节理裂隙的影响明显高于高边墙处,喷砼开裂破坏易出现在与顺倾节理相交的顶拱和高边墙处,破坏类型为压剪和压弯破坏;洞室开挖过程中裂隙滑移对喷砼破坏的危害程度影响规律为高边墙顺倾节理裂隙>顶拱节理裂隙>高边墙反倾裂隙。

摘要：与地下洞室群相交的控制性断层是围岩开挖稳定性和衬砌破坏的主要影响因素之一,亦是工程施工的主要关注对象。以河北丰宁一大型抽水蓄能电站为依托,针对2条控制性断层,以FLAC3D数值分析软件为平台,采用结构面单元模拟岩体与断层的相对作用关系,开展了大型地下洞室群开挖过程的三维模拟,研究了围岩应力重分布、变形发展规律和塑性区演化及其与断层之间的关系。采用衬砌强度校核方法,研究了断层与洞室群切割处衬砌的破坏形态。结果表明:在断层与地下洞室群围岩相交处,围岩应力存在不连续现象;围岩塑性区在断层带附近呈由开挖面向岩体内延伸的条带状;断层与洞室群相交处,断层上盘岩体的竖向变形增加,下盘岩体的回弹变形减小,在洞室的高边墙处,顺倾断层的上盘岩体易沿断层向临空面发生滑移;断层相对于围岩的滑动是导致衬砌开裂的主要原因,断层处衬砌发生以拉弯和拉剪为主、压弯和压剪为辅的破坏形式,与断层处衬砌的空鼓、拉裂、压碎、剪断等破坏形态相对应;最后,针对断层处衬砌出现的问题提出了相应的应对措施。

摘要：岩体的峰后强度对大型地下洞室群围岩开挖变形稳定具有较大影响。针对此问题,采用基于损伤的黏聚力弱化-摩擦角强化(cohesion weakening and friction strengthening, CWFS)模型并以动态链接库(dynamic link library, DLL)的形式植入FLAC~(3D)程序中,针对依托工程的大型地下洞室群围岩开挖稳定性,开展考虑围岩开挖损伤和不考虑损伤的开挖全过程模拟。通过分析围岩的变形、应力、塑性区与损伤区的规律及其与现场监测数据的对比,研究开挖损伤对围岩稳定性的影响。结果表明:考虑围岩开挖损伤相对于不考虑损伤时,围岩应力释放程度较高,不利于地下洞室群的稳定;围岩塑性区和变形在主厂房顶拱与边墙等区域增加至1.5~2.0倍。CWFS模型能有效反映围岩塑性屈服的诱因,即损伤系数在0.5~1.0范围内为开挖卸荷导致的屈服,损伤系数在0~0.5范围内为开挖损伤导致的屈服;采用该模型得到的围岩开挖变形在量值上与采用多点位移计得到的现场监测值相近,变化趋势基本相同,不考虑围岩开挖损伤时得到分析结果相对于实际工程偏危险。

摘要：琅琊山抽水蓄能电站上水库喀斯特发育,库区防渗要求高,防渗处理难度大。通过对帷幕灌浆资料的统计分析,力求对上水库帷幕灌浆效果进行量化评价,灌浆资料分析显示防渗帷幕效果良好,能够满足喀斯特发育区的上水库防渗要求。