摘要：为了探究高地应力作用下Ⅴ级围岩的开挖卸载效应,针对隧道开挖过程中实时位移释放率难以计算这一问题,提出一种改进的位移释放率计算方法,对不同工法作用下Ⅴ级围岩的变形规律进行数值分析和模型试验研究。首先基于正交试验原理,以黄土、砂、石膏、水泥、水为原材料配置得到Ⅴ级围岩相似材料;然后以自行设计的模型试验箱为载体,对配制出的相似材料进行平行试验,以保证每组材料在改变一种原材料基础上其余材料均不变,从而得到各组材料的应变-时间变化曲线;最后利用改进的位移释放率计算方法,结合模型试验过程实时监测数据,得到Ⅴ级围岩不同开挖工法下的位移释放率变化曲线,并与数值分析结果进行对比验证。研究结果表明:配制出的围岩相似材料在物理力学性能上均能很好地满足试验需要且具有经济环保等优点;平行试验下,各组材料均对开挖卸载产生影响且石膏产生的影响最大;模型试验结果表明,开挖前期台阶法位移释放率最大,随着开挖的进行双侧壁导坑法位移释放率逐渐增大直至最大,模型试验所得位移释放率在数值上虽与数值模拟结果略有区别但整体趋势保持一致,两者均显示隧道开挖过程中CRD法的位移释放率最小且开挖后期位移释放率逐渐趋于平稳,故建议在该高地应力Ⅴ级围岩段隧道施工时全程采用CRD法。

摘要：为解决大型地下厂房分层开挖过程中,最佳初次支护时机难以确定的问题。基于隧道全断面开挖过程的横向变形特征,引入塑性体积率描述围岩开挖后发生塑性变形部分体积与开挖部分围岩总体积之比。根据不同应力释放率下隧道横断面位移释放率与纵向收敛变形曲线(LDP)特征,以位移释放率为纽带,提出了基于塑性体积率的地下厂房施工分层开挖过程初次支护时机确定方法。研究结果表明以塑性体积率描述的围岩变形演化规律更直观,突破了基于位移释放率方法中位移演化临界状态难找及无法应用于地下厂房分层开挖不同层初次支护时机确定的难题。某抽水蓄能电站地下主厂房二维和三维开挖数值计算结果表明所提出的基于塑性体积率的支护时机确定方法具有较好的规律性,可为大型地下工程分层开挖设计及施工提供参考依据。

摘要：为了研究软弱破碎围岩隧道联合支护各构件的作用效果,以四川省宝兴水电站引水隧洞工程为背景,采用有限差分数值计算软件对隧道围岩注浆加固圈、喷射混凝土和型钢支撑3种支护措施的围岩荷载承担比重进行了研究。通过采用固定支座等效代替某种支护的方式,设计了3种支护方案,每个方案仅采用2种支护方式,计算至平衡,提取支护反力并转化成应力,从而得到该支护结构的荷载分担比。研究表明:型钢支撑起到及时强支护作用,可有效控制围岩变形;随着时间推移,当喷射混凝土达到一定的强度后,发展为主要承载结构,喷射混凝土面层承担更大比率释放荷载,喷射混凝土承载荷载比重最大,注浆加固圈次之。计算得出宝兴水电站引水隧道型钢支撑、注浆加固圈和喷射混凝土3种支护荷载承担比重为1∶1.25∶1.6。

摘要：针对围岩参数优化反分析较低的计算效率和神经网络初值依赖性问题,研究了基于遗传算法优化BP神经网络的围岩参数反分析,引入位移释放率的概念,根据监测围岩变形量计算围岩真实变形量,对西北地区某隧道进行了围岩参数反分析,结果表明本文方法在围岩参数反演分析方面效率和精度较高,可应用于工程实际.

摘要：大跨度、高边墙地下洞室开挖过程常出现顶拱及洞室中上部围岩超限变形导致支护锚索超载拉伸失效问题,针对洞室不同部位、不同岩性和不同构造特征研究锚索分层支护具有重要现实意义。该文以白鹤滩水电站左岸主厂房3#机组典型断面为例,以现场监测数据为基础,根据实际情况建立模型,采用位移反分析法与岩石力学试验综合确定的岩石参数进行数值模拟分析。结果表明,顶拱稳定型围岩后续开挖变形量小,分层锚索支护应提高预应力锚索锁定值;顶拱非稳定型围岩后续开挖变形量大,分层锚索支护与边墙分层锚索支护类似,同样应以增大预应力锚索锚固深度和增加预应力锚索截面积、减小预应力锚索锁定值为主。锚索分层支护参数优化后数值模拟计算结果表明,洞室顶拱、边墙中上部的围岩后续开挖变形量小,预应力锚索不至于超载拉伸失效破坏;边墙中下部围岩后续开挖变形量有所提高,有利于预应力锚索充分拉伸,发挥其应有的支护效果。