地应力场特征和山体坡度对大型地下洞室稳定性的影响

摘要

21世纪是人类开发和利用地下空间的世纪。随着科技的发展，地下工程在数量日益增多的同时，规模日益巨大，技术问题日益复杂，对围岩的稳定性提出了更高的要求，使地下工程的围岩稳定性问题备受关注，成为岩土工程的一个重要研究内容。 围岩稳定性受多种因素的影响，围岩主要力学参数、洞室埋深、水平向地应力侧压系数、主厂房高度，主厂房与主变室间距，山坡倾角等均是其中重要的方面。 针对围岩稳定性的系统性研究现在还很少的情况，朱维申等考虑围岩主要力学参数、洞室埋深、水平向地应力侧压系数、主厂房高度，通过大量的系统分析计算，提出了洞室群主厂房下游边墙一个关键点位移的预测方法。本文在研究此位移预测公式的过程中，发现上游边墙最大位移一般发生在与下游边墙此关键点对应的相应位置处，且二者位移具有一定的相关性。对此，建立有限元模型，进行多种工况的计算，得出了上游边墙位移预测公式，并通过实际工程对其进行了验证。 同时，考虑到主厂房与主变室间距也是影响围岩稳定性的重要因素，在原预测公式的基础上，建立不同间距模型，进行计算，通过对结果的整理，提出了考虑围岩主要力学参数、洞室埋深、水平向地应力侧压系数、主厂房高度，主厂房与主变室间距的位移预测公式，也通过实际工程验证了其有效性。 围岩稳定性也受山坡倾角的影响，本文通过建立具有不同倾角山体和不具有山体坡角的模型，在埋深固定的条件下，考虑不同侧压系数，对两种情况下初始地应力场的不同特点进行了对比分析。并在其中进行了洞室开挖，对开挖后某些关键点的位移及洞室周围塑性区进行了分析和对比，研究了山坡倾角对初始地应力特点及围岩稳定性的影响。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1研究意义

1.2地应力研究

1.2.1地应力概述

1.2.2地应力分布规律、特征及主要影响因素

1.2.3初始地应力场的研究方法

1.3高山峡谷地区地应力研究

1.4围岩稳定性研究

1.4.1围岩稳定性研究方法

1.4.2 FLAC的应用

第二章围岩稳定性的影响因素及本论文的提出

2.1围岩稳定性的影响因素

2.2地应力对地下工程的影响

2.3论文的提出

2.3.1上游边墙位移预测公式

2.3.2考虑洞室间距的位移预测公式

2.3.3研究山坡倾角对地应力及地下工程稳定性的影响

2.4所用计算软件的介绍

2.4.1 ANSYS软件介绍

2.4.2 FLAC3D软件介绍

第三章上游边墙位移预测公式

3.1高边墙位移预测公式

3.2上游边墙关键点位移预测公式的提出

3.2.1模型的建立

3.2.2计算参数

3.2.3模型边界条件的确定

3.2.4洞室群开挖顺序

3.2.5结果分析及公式的提出

3.3工程验证

第四章考虑洞室间距的位移预测公式

4.1公式的提出

4.2计算模型的建立

4.3计算参数

4.3.1岩体力学参数

4.3.2初始地应力场

4.4模型边界条件的确定

4.5洞室群开挖顺序

4.6计算及结果分析

4.7工程验证

第五章山坡倾角对地应力及地下工程围岩稳定性的影响

5.1分析方法

5.2模型的建立

5.2.1模型Ⅰ的建立

5.2.2模型Ⅱ的建立

5.3边界条件的确定

5.4计算参数

5.4.1岩体力学参数

5.4.2初始地应力场

5.5计算及结果分析

5.5.1模型Ⅰ计算区域垂直方向(y方向)地应力研究

5.5.2模型Ⅰ与模型Ⅱ应力的对比分析

5.5.3模型Ⅰ与模型Ⅱ开挖引起的塑性区比较

第六章结论与展望

6.1结论

6.2展望

参考文献

致 谢