快速拉格朗日法分析巨型地下洞室群稳定性

广西龙滩水电站地下厂房所处位置地质条件复杂,岩层为陡倾角岩层,断层发育,且洞室跨度大,边墙高,在洞室开挖过程中围岩的稳定性显得十分重要。结合设计院提供的开挖方案使用快速拉格朗日差分法(FLAC)对洞室分层开挖及支护进行了数值模拟,比较分析了两个剖面加锚开挖的结果,得出了一些有益的结论。     

复杂条件超大断面隧道围岩控制技术研究

为解决现场实际施工中隧道拱顶塌方、支护构件破坏等围岩控制难题,系统开展了不同开挖方式(CD法、CRD法)、不同支护形式下(I18,I22b)超大断面隧道围岩控制技术试验研究,对比分析了隧道拱顶位移、塑性区发展、支护构件受力变化规律,综合考虑现场施工便捷程度、成本节约及安全施工等因素,现场开挖方式宜选择CD法,支护拱架宜采用I22b。试验结果在现场实际应用中得到很好的验证,围岩控制效果显著。     

富水岩层隧道区域涌水量预测方法及工程应用

为预测穿越富水岩层区域隧道的涌水量,依据工程实例提出随机性数学模型和确定性数学模型进行涌水量预测的方法。通过理论解析公式和数值解等确定性数学模型对比分析隧道单位长度涌水量,并讨论了围岩渗透系数、隧道半径、地下水位高度、隧道含水层厚度对隧道涌水量的影响。研究表明,除佐藤邦明公式外,各影响参数有较强的敏感性。单位长度涌水量随各影响因素的增大而增大,数值解的增长趋势最为显著,佐藤邦明公式的增长趋势最不明显。研究成果可为富水区隧道突涌水灾害治理提供理论支持。     

青岛胶州湾海底隧道F44含水断层注浆前后TSP探测分析

海底隧道含水断层的预报是海底隧道修建过程中的重大理论和技术难题之一,对其位置与规模的准确预报可为超前预注浆提供依据与指导.通过TSP超前探测,确定了青岛胶州湾海底隧道F4-4含水断层发育的位置与规模,探明了该断层受构造影响严重,围岩破碎,岩体强度低,自稳能力差,在极端地质条件下存在突水的高风险,施工风险极大.该预报为超前预注浆提供了依据,最后采用TSP手段对注浆后围岩情况进行了注浆效果检验,TSP探测结果表明,注浆后围岩整体性得到提高,其强度提高了19.1%,密度提高了3.6%,泊松比下降了7.1%,纵波波速增长了0.8%,纵横波比减小了7.1%,表明断层破碎带内含水量降低,裂隙得到有效充填,注浆效果显著,达到了注浆目的.该海底隧道含水断层的TSP超前预报方法以及注浆处理后的注浆效果检验手段对类似工程具有一定的借鉴与指导意义.     

TSP预报倾斜岩层分界面误差规律性探讨

基于TSP探测原理,分析TSP预报倾斜岩层分界面误差产生原因.结合实际工程实例对比分析,探讨TSP对倾斜岩层预报结果产生的误差与倾斜岩层与隧道轴线之间夹角的规律,总结得出不管隧道轴线与倾斜岩层之间的夹角的大小如何,预报的倾斜岩层分界面的位置都会比真正的分界面位置延后出现.     

基于无理函数插值的多边形有限元方法

本文采用多边形单元的平均值坐标,构造任意节点分布的多边形单元无理函数形式的插值函数,提出了一种求解微分方程边值问题的多边形有限元方法。对于曲线边界问题的数值求解,通过适当的节点配置,多边形单元网格能够逼近任意形状的求解区域．不同形状多边形单元的形函数表达式形式统一,方便计算程序的编写,数值算例验证了多边形有限元法的求解精度和有效性。     

隧道中墙承载模型与稳定性判据研究及其应用

如何确定连拱隧道和小净距隧道中墙的合理宽度是隧道设计中的难题．建立了中墙承载应力与隧道跨度、中墙宽度和隧道埋深之间的关系,应用数值方法计算了不同中墙宽度、不同隧道埋深情况下中墙内的垂直应力,采用回归的方法确定了中墙承载的修正系数K与隧道跨度和中墙宽度的关系,从而建立了连拱和小净距隧道中墙的承栽模型．将单轴抗压强度作为连拱隧道混凝土中墙的极限强度,根据极限平衡理论建立了小净距隧道原岩中墙加锚支护的极限强度,最后分别给出了连拱隧道和小净距隧道中墙的稳定性判据．举例说明了中墙稳定性判据在设计中的应用,并采用弹塑性损伤有限元计算结果验证了判据的可用性．     

泰安抽水蓄能水电站地下厂房围岩稳定性数值模拟及监测分析

应用快速三维拉格朗日差分法对泰安抽水蓄能水电站地下厂房进行了弹塑性数值模拟,准确的模拟了围岩的动态变化过程,对开挖前后围岩的位移场和应力场以及塑性区进行了比较分析。另外,还对该厂房围岩的变形监测资料进行了研究,得出在开挖和支护过程中围岩的变形特征和支护结构的受力特点;并将现场监测结果和位移计算结果进行比较,结果表明：模拟计算结果和监测结果规律基本一致,采用本计算方法模拟开挖大型地下洞室群具有较强的可行性,对今后的地下大型洞室群的稳定性分析具有参考意义。     

高风险隧道施工期水害预报方法研究

隧道水害在隧道施工期普遍存在,尤其在岩溶地区,隧道施工中80%遇到水害,隧道水害给施工安全带来了重大灾难和无法估计的经济损失.主要介绍了目前国内外对于高风险隧道施工期水害探测的方法:水文地质法、地质雷达技术、瞬变电磁法、红外探水法等.并对每种方法进行了现场工程应用,对高风险隧道施工期水害超前预报及施工安全具有一定的理论价值和工程实用价值.     

混凝土随机冻融损伤三维预测模型

为了有效评估混凝土在冻融循环作用下的损伤,在混凝土损伤力学理论的基础上,结合实验测试建立混凝土冻融损伤预测模型,开展了引气混凝土在冻融作用后抗拉强度测试试验研究。针对混凝土的耐久性失效实质是一个内部损伤演变的逐步劣化过程,对混凝土试块进行网格离散,应用概率方法分析混凝土冻融随机损伤的累积发展过程,建立混凝土损伤演化的三维多元Weibull分布模型,基于梯度法进行参数估计,采用实测数据进行模型验证,设计了相应算法,采用C＋＋语言编制程序进行计算,建立适用于冻融条件下的混凝土耐久性随机预测模型。数值和实测数据显示,随着冻融次数的增加,混凝土的损伤呈现非线性增长趋势。