文档介绍：中南大学
博士学位论文
大型水电站地下洞室群施工力学行为研究
姓名:唐军峰
申请学位级别:博士
专业:工程力学
指导教师:徐国元;朱自强
20100501
摘要。。二十一世纪是地下工程的世纪,随着经济的发展和科技的进步,一大批水电工程地下洞室规模正朝着大埋深、大跨度、高边墙方向发展,多个洞室交叉布置,形成庞大的地下洞室群。地下洞室群在施工过程中不仅会遇到复杂的地质条件,而且面临复杂的施工程序,不同的施工程序导致围岩体产生不同的应力路径,从而对成型后的地下洞室围岩稳定产生不同的结果,因而是一个复杂的力学过程。本文以笔者亲历的向家坝水电站地下洞室群工程为背景,,从现场地质调查、结构设计、岩体力学试验、理论研究、现场施工因素、数值模拟和现场监测等多方面开展工作,对地下洞室群岩体施工前的优化和施工过程中的力学行为进行了系统而深入的研究,主要包括以下内容:菹蚣野佑野兜叵露词胰貉姨逑殖〉刂实鞑椤⑹匝樽柿以及实测地应力结果,使用应力回归分析方法,首次采用基于非连续介质理论的三维离散元法反演计算得到右岸地下洞室群围岩初始地应力场,获得了工程区岩体初始地应力场主要影响因素和分布规律,作为工程计算和监测分析的基础;芯苛说叵露词胰嚎M诠讨械哪芰亢纳⑻卣鳎状谓量法引入向家坝地下洞室群围岩施工方案的优化计算评价,结合计算得到的围岩变形、应力分布和塑性区分布特征,综合评价多方案开挖路径下的围岩状态,从而比选出最优开挖方案;基于评选出来的最优开挖方案,对地下洞室群拟定的四种锚固方案分别进行计算分析和综合评价,得到最优的锚固参数方案。结果为实际工程所应用;攵源蠖厦娴叵露词铱M诳缍却螅癫厣睿刂侍跫褪工程序复杂的特点,结合现场的实际监测资料,采用三维离散元法研究了多个工作面推进过程中的复杂施工工序下围岩体力学特征,获得的变化规律以及最大剪应力的变化规律,并基于以上研究成果,首次提出了在复杂开挖环境下,基于围岩变形、主应力值的大小、倾向、了施工过程中的围岩变形特征,主应力大小、倾向和倾角随工程开挖倾角以及最大剪应力的变化过程,来确定大断面地下洞室围岩合理的支护时机:博士学位论文摘要
谙殖〖嗫亓坎夂褪导扑悖低逞芯苛舜笮偷叵露词群不同开挖时期的围岩变形和地应力变化规律;针对层状岩体地下洞室围岩出现的软弱夹层现象,基于现场工程地质调查、监测资料分析和数值模拟,获得了软弱夹层对洞室围岩稳定性影响的规律;发现了软弱夹层在大型洞室不同部位分布时,相应部位穿过夹层的锚杆应力值出现的一些规律性的现象;在以上研究方法的基础上,结合施工因素的分析,对地下厂房岩锚梁项部混凝土与围岩交界部位出现的纵向裂缝这一新的工程现象,研究了裂隙的成因,提出软弱夹层的存在是产生这一裂缝的根本原因,施工因素为另一重要原因,并进一步研究了裂隙的发展变化趋势。分析结论为实际工程采用;谙殖〖、地下厂房围岩变形和锚索应力监测等资料,借助离散元软件,研究了地震力作用下地下洞室群围岩不同部位的围岩变形特征、塑性区分布和波速特征,获得了大型地下洞室群不同部位围岩在地震中的响应规律。研究工作紧密结合工程实际,既以建立大型地下洞室群围岩施工力学行为方法为目的,又以解决工程实际问题为目的,工作历经了初步设计与施工的多个阶段,使得研究内容与研究成果具有鲜明的工程特色,并为工程的动态设计优化与施工所采用。论文采用多种手段,系统研究地下洞室群岩体力学行为的方法独具特色,是初步设计与施工期大型地下工程岩体力学行为研究方面的一次成功实践。关键词地下洞室群,施工力学行为,施工优化,支护时机,离散元,现场监测,软弱夹层,汶川地震,岩锚梁博士学位论文摘要
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第一章绪论引言#晌5鼻笆澜缟献畲蟮牡叵露词胰海昕9さ男⊥逅缯荆随着国民经济的发展和“西部大开发”战略的实施,我国出现一大批大型地下岩体工程。以水电工程为例,其地下工程规模日趋巨大,并有向大型化、超大型化、复杂化方面发展的趋势。其中,×高×长,以下同恍±;广州抽水蓄能电站,洞挖量,布置紧凑,地下厂房埋深达,主厂房开挖尺寸.,不到范围内布置了主厂房、主变室、尾闸室、尾水调压井、母线洞、电缆洞、引水支洞、尾水支洞、交通洞及排风洞等洞室,累计长度超过;龙滩地下厂房系统,在坝址左岸山体不足拿婊冢贾昧条地下洞室,..,尾水调压井尺寸..