拱肋间距对喷混凝土拱肋加固效应的影响研究

喷混凝土拱肋是加固软弱围岩的一种有效支护形式,其间距主要根据经验确定,可能偏大或偏小。为了揭示拱肋间距对加筋拱肋加固效应的影响,采用基于有限差分法的FLAC3D软件对施工期某地下厂房交通洞软弱围岩在拱肋间距分别在1.0―5.0m之间变化情况下变形、应力和屈服区等分布规律进行了对比仿真模拟。仿真结果表明:拱肋间距越大,围岩变形、顶拱最大主压应力和塑性屈服区越大,拱肋承受荷载越大;且拱肋间距介于2.0―3.0m时,能充分发挥围岩自承作用和拱肋支护潜力,围岩变形稳定满足要求,支护成本最低。本文的研究成果为确定喷混凝土拱肋合理间距提供了重要参考。     

加筋喷混凝土拱肋支护效应的数值模拟

挪威隧道施工法提出的加筋喷混凝土拱肋支护在国内外工程实践中被证明是一种经济、高效的软弱围岩支护结构。为更好地分析加筋喷混凝土拱肋对软弱围岩的支护效应,以挪威Finnfast海底隧道软弱围岩段为工程实例,结合围岩质量Q系统分类方法,利用有限差分法对比研究了采用和不采用加筋喷混凝土拱肋2种方案下软弱围岩的变形、应力分布规律及屈服区体积。研究结果表明加筋喷混凝土拱肋对软弱围岩具有良好的加固效果。     

大跨度无铰拱渡槽拱肋三维数值模拟研究

本文基于大型有限元软件ANSYS对大跨度无铰拱渡槽——英那河渡槽进行了三维有限元数值模拟计算,着重对风荷载、水压力、温度应力、混凝土收缩和徐变等荷载影响下的主拱圈的应力和变形进行了分析。得出:无铰拱主拱圈拱顶、拱脚及排架作用位置为关键受力部位;背风侧拱肋在满槽、温度升高时压应力最大;迎风侧拱肋在空槽、温度降低时压应力最小;通过对英那河渡槽拱肋最不利截面各个角点的应力分析,为拱肋的抗裂分析提供了依据。通过对风荷载作用下拱肋变形的分析,得出:满槽、空槽、温升、温降各工况拱肋沿风荷载方向变形几乎相同;在满槽、温度降低时拱肋竖向位移最大。所得结论为无铰拱渡槽的结构分析提供理论支持和实践经验。     

柔性支护结构对软弱围岩隧道的支护效果研究

将格栅拱架和系统锚杆连接成整体可形成一种柔性支护结构,而这种柔性支护方式在软弱围岩隧道中应用较少。为研究该支护结构在软弱围岩隧道中的支护效果,通过FLAC 3D数值分析软件研究了该支护方式下隧道软弱围岩的应力和位移发展情况。得到如下结论:①得到了隧道各部位主应力发展规律,在新型支护结构下围岩主应力下降幅度较大,后期应力回升最大值约为其下降幅度的1/5,围岩稳定后,拱腰位置围岩应力最大;②新型结构支护围岩塑性区稍大于传统支护方式,但该支护结构更有利于围岩成拱,更大地发挥围岩自承载力;③得到了各施工阶段围岩位移发展趋势,并通过围岩特征曲线展示了该新型支护结构对围岩的作用方式,结果表明该支护结构对软弱围岩支护效果稳定。     

复杂地质条件下地下硐室群开挖支护的效果评价

以某拟建抽水蓄能电站地下厂房硐室群为例,考虑含有断层及岩脉的复杂地质条件,采用三维数值方法计算硐室群开挖过程及喷锚支护过程围岩受力特性,进而评价喷锚支护的实施效果.研究结果表明:厂房硐室开挖完成后,硐室与断层及岩脉夹层交叉部位的围岩变形发生突变,在支护措施完成后,位移量减小;断层及岩脉夹层与硐室拱座部位、硐室边墙与底板的交汇处等局部位置出现明显的应力集中,支护措施的实施改变了局部围岩应力场的分布,使得局部围岩压应力增大,拉应力减小;毛洞和支护完成后的硐室围岩塑性区分布规律及部位基本相同,硐室围岩塑性区分布范围随支护强度的增加而减少,支护措施的实施有效地降低了硐室围岩塑性区;从围岩变形量、特征应力及塑性区分布等综合判断,该地下厂房硐室支护效果明显,能够使围岩稳定性提高.     

大跨度渡槽拱肋浇筑技术在工程中的应用

廖坊水利枢纽灌区二期工程工期紧,大跨度拱式渡槽拱肋混凝土浇筑作为制约工期的关键工序施工难度大.通过施工方案比较,拱肋混凝土采用分3次7块、纵横对称的浇筑技术,创新了大跨度拱式渡槽拱肋建造方式.此技术减少了拱肋混凝土浇筑过程中的混凝土温度应力和入仓混凝土荷载引起的模板支架变形,保证了拱肋同心圆度满足设计要求,确保了拱式渡槽的施工质量,具有较好的推广应用前景.     

高地应力条件下输水隧洞断面选型及支护设计

在高地应力条件下选择合理的隧洞断面型式以及支护结构,对保证施工期围岩稳定及隧洞长期运行安全具有重要意义。针对滇中引水工程高地应力洞段,通过对比分析不同断面型式下隧洞围岩应力、变形及塑性区分布规律及量值大小,确定了隧洞断面型式为马蹄型,有利于隧洞围岩受力及结构稳定。在综合分析隧洞围岩的应力变形情况及塑性区深度的基础上,结合工程类比法确定了隧洞施工过程的临时支护措施及永久衬砌方案。通过对比支护前后隧洞围岩的变形数值及塑性区分布范围发现:临时支护措施能够有效的控制围岩的变形及减小围岩的塑性破坏范围,经永久衬砌后的隧洞围岩处于稳定状态,无明显的塑性破坏产生。     

钢管混凝土拱桥拱肋灌注变形分析

利用接触面单元,模拟混凝土与管壁的相互作用,同时利用有限元软件的"单元生死"和"APDL语言编程"建立拱肋灌注混凝土的有限元模型,分析对称灌注及两边灌注高差为0.3 m0、.5 m和1 m三种情况下拱肋竖向变形的变化规律。结果表明:混凝土灌注进行到中部时,拱肋变形最大,应控制此时拱肋的变形量;不对称施工对变形影响重大,施工初期尤为突出,随着施工的进行,不对称施工偏差造成拱肋变形差异程度逐渐变小。     

蓄集峡水电站深埋调压井施工开挖数值仿真

蓄集峡水电站调压井表层岩体风化严重,开挖深度大,下部岩体卸荷作用较强,施工期围岩稳 定性问题突出。为探究施工方案对调压井围岩稳定性的影响,结合工程地质条件,利用三维非线性有限 元技术对调压井的开挖与支护进行精细模拟,得到无支护条件下围岩的变形特征和力学行为规律,以及 喷锚支护措施对围岩的应力变形及塑性区的影响。随着开挖的进行,围岩变形和应力逐渐增大,最大值 分布区也不断变化。受开挖卸荷影响,围岩均向井内发生变形,最大水平位移主要分布在表层风化围岩 和井筒底部围岩附近。连接管与井筒衔接处围岩应力集中十分显著,井筒深处围岩出现局部塑性松动 圈,围岩开挖稳定性较差。施工期围岩经喷锚支护后,围岩变形量显著减小,应力集中有所缓解,塑性区 发育得到有效的限制,调压井整体稳定性较好。     

某水电站地下厂房喷锚支护数值模拟

建立某水电站地下厂房洞室群区域三维数值模型,利用FLAC3D软件模拟无支护和喷锚支护两种工况下分层开挖的施工过程。对两种工况下围岩应力、位移和塑性区分布特征进行分析,认识喷锚支护对围岩稳定性的影响。分析结果表明,喷锚支护能够有效地控制围岩变形和塑性区分布深度,减小应力集中区的范围,提高围岩整体稳定性。