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黄河拉西瓦水电站地下厂房围岩稳定分析及支护设计

作　者: 武志刚
导　师: 李宁；洪镝
学　校: 西安理工大学
专　业: 水利工程
关键词: 地下厂房变形监测反演分析支护优化
分类号: TV223
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

随着地下工程围岩稳定理论的应用和发展,以工程现场量测的信息为依据来反推岩体力学参数和初始地应力等反分析的方法已经受到了足够的重视,反分析方法已经逐渐成为勘测、设计及施工过程的重要的数值计算方法。反分析的主要目标是通过现场观测资料得到一系列客观的、综合的反映地层性状和结构稳定性的指标,如围岩地应力场、岩体变形参数和强度参数等等。在地下洞室工程的开挖中,围岩应力会发生重分布,在重分布应力作用下围岩很容易发生塑性变形而改变其原有的物性状态。故而需要根据现场围岩变形监测资料进行系统反演分析,然后利用反演分析结果对厂房围岩的下阶段开挖变形作出可靠预测,并且对现有支护措施的效果、安全性进行系统评价。针对拉西瓦水电站地下厂房在洞室开挖完成后边墙和交叉部位的应力集中与围岩稳定性异常突出的情况,对该工程安排了跟踪开挖过程的围岩系统变形监测,并根据围岩开挖与支护过程中的变形监测资料进行系统反演分析从而确定围岩较真实的变形参数、强度参数与地应力值,进而在此基础上预测围岩的变形趋势与支护结构安全性。本论文中选取了电站地下厂房的六个典型断面建立六个平面模型并建立了一个整体的三维模型,其中二维平面模型采用FINAL大型岩土工程数值分析软件系统作为数值仿真反分析平台,三维立体模型采用大型有限元程序ANSYS作为研究平台。全面地对地下厂房围岩的地应力与变形、强度参数进行了系统深入的反演分析,将反演分析所得参数应用于整个厂房的开挖与支护过程仿真分析,从而较可靠地预测了围岩的应力场、变形场与支护结构的安全性。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-9
1 概述  9-17
  1.1 研究背景  9
  1.2 工程概况  9-10
  1.3 厂区地质条件  10
    1.3.1 埋深条件  10
    1.3.2 地层岩性及风化缷荷特征  10
    1.3.3 断层  10
    1.3.4 水文地质条件  10
  1.4 厂区地应力特征  10-14
  1.5 围岩监测系统  14-15
  1.6 支护方案设计  15-17
2 数值模型与仿真反演理论  17-28
  2.1 厂房有限元模型与数值模拟  17-18
  2.2 三维整体模型与数值模拟  18-20
  2.3 锚杆的数值模拟  20
  2.4 喷层的模拟  20
  2.5 断层裂隙的模拟  20-21
  2.6 屈服、破坏准则  21-22
  2.7 荷载模拟  22-23
  2.8 仿真反演理论与方法  23-28
    2.8.1 概述  23
    2.8.2 目标函数  23
    2.8.3 技术路线  23-28
3 围岩变形监测数据分析  28-38
  3.1 A2剖面变形监测数据分析  28-35
  3.2 A3、A5剖面变形监测数据分析  35-36
  3.3 岩锚梁高程变形监测数据分析  36-38
4 地下厂房地应力反演分析  38-56
  4.1 岩体初始地应力场的三维反演分析  38-49
  4.2 厂房横剖面初始地应力场的精细反演分析  49-55
    4.2.1 A2断面(厂右0+69)  49-52
    4.2.2 A5剖面(厂右0+164)  52-55
  4.3 小结  55-56
5 地下厂房围岩变形参数反演分析  56-63
  5.1 A2断面(厂右0+69)  56-59
  5.2 A5剖面(厂右O+164)  59-62
  5.3 小结  62-63
6 地下厂房围岩强度参数反演分析  63-70
  6.1 A2断面(厂右0+69)  63-65
  6.2 A5剖面(厂右0+164)  65-69
  6.3 小结  69-70
7 围岩稳定性预测与支护措施优化  70-84
  7.1 拉西瓦地下厂房围岩稳定性判定标准  70-72
  7.2 围岩稳定性分析  72-81
    7.2.1 A2断面计算成果分析  72-77
    7.2.2 A5断面计算成果分析  77-81
  7.3 主厂房关键点实测位移与正分析对比  81
  7.4 支护结构优化  81-84
8 结论  84-88
致谢  88-89
参考文献  89-92

黄河拉西瓦水电站地下厂房围岩稳定分析及支护设计

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