隧道水平旋喷加固效果及不同工法对稳定性影响分析

针对软弱破碎围岩隧道施工极易失稳的问题,采用FLAC2D软件建模对软弱破碎围岩隧道的施工过程进行数值仿真模拟,分析了水平旋喷预加固的效果;探讨了CRD(center cross diagram)法和三台阶法对隧道施工稳定性的影响。研究结果表明:水平旋喷预加固有利于控制沉降和衬砌内力;CRD法最大沉降值、衬砌内力均比三台阶法小,应优先选用;CRD法的中台阶左侧开挖为关键环节,应及时施作衬砌。在此基础上提出了一系列施工优化方案,在厦门公路隧道中实施应用,取得良好的效果,对同类隧道施工具有重要参考意义。     

大型竖井工程悬挂混凝土快速施工技术

工程实践表明,跟进衬砌悬挂混凝土是保证复杂地质条件下大型竖井工程施工安全的重要技术措施。介绍了整体悬挂模板技术、混凝土快速入仓技术以及间隔衬砌技术等悬挂混凝土快速施工技术,其已成功应用于投入运行的开挖直径最大的开敞式调压井工程-福堂水电站调压井工程。为保证施工安全、加快施工进度提供了重要的技术支持,可供同类工程参考。     

基于三维损伤流变理论下某调压井群围岩时效稳定性研究

拟建的某水电站调压井区域围岩岩性为石英云母片岩,勘探及室内试验发现其岩体属于片理构造发育明显的软岩,具有较典型的横观各向同性流变特征。由于区域地应力水平较高,工程施工期及运行期围岩流变现象可能显著影响岩体稳定性及衬砌结构特性。本文在全面反映区域地质构造、调压井结构形式及地应力场的基础上,建立了三维数值计算模型,同时考虑施工时序及支护衬砌措施,应用根据室内试验及现场监测资料建立的横观各向同性岩体粘弹塑性损伤本构模型,采用FLAC3D软件研究了调压井群施工期和运行期围岩稳定性及衬砌结构安全性。结果表明：施工开挖过程中围岩在流变效应的显著影响下,其变形量随时间有所增加,及时喷锚支护对围岩变形的限制作用显著,开挖完成后500d后围岩位移趋于收敛;开挖完成后围岩整体处于受压状态,施作二次衬砌有利于围岩应力场均匀化重新分布;运行期调压井衬砌变形量值增长速率随时间逐渐减小,其中2年内变形量约占长期（50年）变形量的54%,调压井围岩及衬砌结构运行1年后应力水平基本趋于稳定,运行期内调压井围岩应力水平变化幅度很小。     

基于3维损伤流变理论下某调压井群围岩时效稳定性研究

拟建的某水电站调压井区域围岩岩性为石英云母片岩,勘探及室内试验发现其岩体属于片理构造发育明显的软岩,具有较典型的横观各向同性流变特征。由于区域地应力水平较高,工程施工期及运行期围岩流变现象可能显著影响工程施工安全及长期稳定性。基于FLAC3D软件建立3维数值计算模型,采用横贯各项同性岩体损伤流变本构,同时考虑施工时序及支护措施,研究调压井群施工期和运行期围岩稳定性及衬砌结构安全性。结果表明:施工开挖过程中围岩在流变效应的显著影响下,其变形量随时间略有增加,及时喷锚支护对围岩变形的限制作用显著,开挖完成500 d后围岩位移趋于收敛;开挖完成后围岩整体处于受压状态,施作二次衬砌有利于围岩应力场均匀化重新分布;运行期调压井衬砌变形量值增长速率随时间逐渐减小,其中2年内变形量约占长期(50年)变形量的54%;调压井围岩及衬砌结构运行1年后应力水平基本趋于稳定,运行期内调压井围岩应力水平变化幅度很小。     

基于ANSYS的调压室三维非线性仿真分析

采用ANSYS有限元软件对构皮滩水电站阻抗式调压井的围岩和衬砌结构进行了三维非线性仿真分析.用生死单元模拟开挖过程,解决了反向加载法计算时材料进入塑性区后引起的矛盾,地应力的模拟采用了初始地应力文件分区施加的方法,解决了由于自重在计算过程中带来的位移难以处理的问题,计算中考虑了洞室周围的断层所带来的影响,得到了围岩、调压井衬砌和阻抗板的受力特性,并对衬砌的支撑杆结构进行了优化,得到了合理的支撑杆布置方案.可为同类工程的设计提供参考.     

大型地下洞室开挖数值模拟分析

以某水电站调压井大型地下洞室群施工为例,通过典型断面关键点位移、小主应力及安全系数随开挖步的变化,分析了开挖对大型地下洞室群围岩稳定造成的影响．数值计算表明,开挖过程中,围岩整体稳定性较好,但是围岩位移、小主应力随开挖步的不断递进而持续增大,关键点安全系数持续减小,最大位移与最大拉应力均位于调压井下部,分别为10．57mm及1．10MPa,局部关键点最小安全系数不满足规范要求,所以洞室开挖后需及时支护．计算表明,当二次衬砌高程大于关键点所处高程,该点安全系数明显增大,满足规范要求,且通过支护方案比选,调压井混凝土浇筑至625．5111高程是该工程最经济合理支护方案．     

大型多岔调压井衬砌混凝土结构三维有限元分析

大型多岔调压井通常具有空间结构复杂、受力条件多变、且易受地质条件和地下水位等多因素影响的特点,为评价其衬砌混凝土结构安全,以黑泉水库左岸调压井为例,采用ANSYS系统构建大型多岔调压井三维有限元数值模型,计算分析了不同工况下衬砌混凝土受力和应力分布特征,在此基础上进行了调压井结构配筋复核、抗裂验算及裂缝扩展宽度验算等复核计算,最后基于验算结果给出了合理的工程指导建议,作为多岔调压井工程设计和工程运行管理时的借鉴.     

某电站溢洪道边坡加固方案优化分析

以大型的岩土工程数值分析软件(ADINA)为研究手段,基于卸荷岩体力学理论与方法,对某电站溢洪道边坡进行了开挖卸荷分析,在此基础上重点进行了加固方案优化分析,包括加固方式、加固区域和经济优化分析,研究结果对设计和施工具有较大的参考价值,对其他工程也有一定的借鉴作用.     

成层风化砂砾岩路堑高边坡动态数值仿真分析

为保持高速公路边坡在开挖施工过程中的稳定性,采用有限差分法数值分析软件FLAC5.00对开挖路堑边坡的初始状态进行数值模拟及相应的稳定性分析,得出预应力锚杆加固方案.对开挖和加固过程进行动态仿真和分析,结果表明加固设计方案比较科学合理.     

溪洛渡水电站尾水洞结构应力有限元分析

针对溪洛渡工程尾水洞的典型断面,利用平面有限元方法,计算分析施工期围岩开挖稳定问题,以及开挖、回填灌浆、调压涌浪作用下和施工渡汛期等工况下围岩、衬砌的应力分布情况.计算结果表明,在调压涌浪作用下,衬砌受到最大的拉应力作用,是控制性工况;隧洞底部转角处拉应力集中,建议进行局部修圆处理.     

地下钢筋混凝土岔管三维有限元分析

以我国某大型抽水蓄能电站工程为实例,利用大型通用有限元软件ABAQUS对该电站尾水钢筋混凝土岔管洞段围岩及衬砌的变形和应力状况进行三维有限元分析,根据计算结果对衬砌进行了配筋计算,提出了在实际工作中应做好围岩的固结灌浆、衬砌和锚固的建议.     

隧道围岩中注浆锚杆的应力分布及影响因素研究

为深入研究注浆锚固应力分布变化规律,以圆形隧道开挖为例,将注浆锚杆与周围浆体视作锚固体,分析锚固体受力特征,推导锚固体轴应力和剪应力表达式。通过理论分析和数值模拟对比证明理论解析的合理性,并分析不同影响因素下锚固体应力分布的变化规律,通过数值模拟与理论对比分析验证解析方法的可行性。锚固体两端轴应力均接近0,且在中性点处轴应力最大;锚杆直径越小,中性点越靠近隧洞中心;锚杆长度L对应力分布的影响最大,锚固体直径d_s、围岩内聚力c和初期支护施作时距掌子面的距离X₁对应力分布的影响次之。     

水电站复杂尾水系统非恒定流计算

本文推导出具有多台机组、多条尾水洞而共调压室的水电站复杂尾水系统调压室水位波动微分方程和计算其调压室稳定断面积的通用公式,用特征线法对其非恒定流进行计算,调试出通用电算程序。列举了一个实际工程作为算例。     

“套接式H型”缓冲器在超大型竖井混凝土施工中的应用

针对N-J水电工程调压竖井长溜管输送混凝土时骨料离析、下料速度快、混凝土和易性较差等输送技术难点,设计出一种“套接式H型”缓冲器,并对其结构设计及工作原理进行了详细研究。现场对比试验及应用表明:与原有的MY·BOX型缓冲器相比,新型缓冲器结构简单,制作成本低,且能有效控制高落差条件下的混凝土下落速度,解决混凝土拌和物离析及对管路磨损、击穿问题,保证了设备的使用寿命、施工安全及混凝土工程质量,可为类似竖井混凝土衬砌施工提供良好的借鉴。     

全长粘结锚杆锚-浆界面应力的分布规律

在局部变形理论基础上,对全长粘结型锚杆锚-浆界面破坏类型的锚固机理进行分析研究。将注浆体与围岩视为相对位移为零的稳定体,通过确定其主要影响系数r、k_s分析得到锚-浆界面的剪应力与轴向荷载的双曲线应力分布形式。通过Flac 3D数值模拟技术和实验算例对其进行对比分析,证明其合理性。定义虚拟系数T用来描述锚杆与注浆体界面材料性质,并对其影响参数进行分析,发现锚杆长度在一定范围内可以增强锚固效果,但过度增加锚杆长度对杆体剪应力与轴向荷载影响较小;随着锚杆半径增大,锚浆界面剪应力峰值呈非线性减小,作用的范围增加,为避免产生应力集中现象,应避免使用半径较小的锚杆;虚拟系数T可以描述锚浆界面的相差度,T值增大,锚浆界面的剪应力增大,作用的均匀度及轴向荷载作用范围降低明显,可通过取合适的T值使锚固效果最佳。T值对锚杆锚固机制的影响较为明显。     

调压室断面积对调节系统稳定域的影响

运用有调压室的水轮机调节系统数学模型，引入无量纲参数，详细分析了调压室断面积对调节系统稳定域的影响．研究表明，水电站有压输水系统总的水流惯性对调节系统的稳定性是不利的．其校正由调速器和调压室共同完成．调压室断面积对压力管道的水流惯性不起校正作用，须由调速器独自承担．而调速器的缓冲作用却能帮助调压室校正压力隧洞的水流惯性，从而减小调压室稳定断面积．     

井冈山仙口水电站地质条件分析及工程处理研究

井冈山仙口水电站坝区经历多次构造运动,区域内花岗岩的矿物成分、结构构造复杂.针对花岗岩体风化剧烈的状况,采取锚釬喷混凝土、钢筋混凝土衬砌等处理措施;对河床中的厚层砂卵石,根据现场条件结合工程具体特点,分别采取挖除、固结灌浆和帷幕灌浆等处理措施,工程处理措施效果很好.     

土层锚杆劈裂注浆作用机理的分析

文章分析了影响土层锚杆承载力发挥的因素和劈裂注浆作用机理,完成了劈裂注浆作业参数的计算推导,并在此基础上,进行了岩石锚杆劈裂注浆的压力计算。劈裂注浆不但可增加锚固段的体积与表面积,改善锚固段周围土体的力学特性,还可以大幅度提高锚杆的承载力。