复杂大型地下洞室群快速动态反馈分析与优化设计方法

摘要

针对复杂大型洞室群稳定性分析和科学设计中长期面临的关键难题—地应力场难以合理确定、围岩力学参数难以准确获得、洞室安全预警指标和标准缺乏、缺少反馈分析与优化设计有机结合的方法和机制等,本研究在工程实践中探索出一套全新的复杂大型洞室群稳定性快速动态反馈分析与闭环优化设计方法.基于同类工程经验和三维数值分析确定洞室分层开挖围岩变形释放率。在吸取同类工程实践经验和相关规范要求基础上，通过建立在准确的工程区地应力场和岩体力学特征标准基础上的三维数值仿真分析，确定洞室分层开挖的围岩位移释放率特征，进而结合工程开挖进度计划确立围岩变形管理标准的“预警”阈值，从而实现变形管理标准的阈值取值既符合同类工程一般规律又遵循目标工程的自身特点。基于安全裕度理念和整体安全系数分区确定“安全”和“危险”阈值。根据大型地下工程设计的安全裕度要求折减“预警”阀值确定变形管理标准的“安全”阈值，根据临界不稳定状态折减系数放大“预警”阀值确定变形管理标准的“危险”阈值，从而实现以洞群整体稳定性为控制目标的围岩变形管理标准。考虑施工过程和地质因素的围岩变形管理双指标的优先判据原则。考虑洞室当前开挖与支护实际工序特点，提出针对开挖初期的多天平均移动变形速率为优先判据原则，提出针对开挖后期的累计变形增量为第一判据原则，从而实现基于双指标的大型洞室围岩稳定性及时预警，为工程优化设计争取了充裕时间。