引水隧洞施工对周边围岩力学变形影响研究.pdf
《引水隧洞施工对周边围岩力学变形影响研究.pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《引水隧洞施工对周边围岩力学变形影响研究.pdf(4页珍藏版)》请在咨信网上搜索。
1、 年第 期水利技术监督理论研究:/引水隧洞施工对周边围岩力学变形影响研究曾龙辉(江西省水投建设集团有限公司 江西 南昌)摘要:针对引水隧洞突涌水灾害的影响因素和围岩破坏机理 通过数值软件建立了岩溶隧洞有限元模型 分析溶洞位置和隧洞开挖对隧洞围岩变形和受力的影响规律 结果表明:溶洞位于拱腰位置处时 对拱顶和拱肩围岩位移影响不大 围岩位移与隧洞开挖进尺呈现正相关关系 当溶洞位于拱顶位置时 拱顶和拱底的位移最大 最易发生破坏 随着溶洞位置的变化 拱顶处的最大主应力增加明显 研究结果为水工隧洞施工提供参考关键词:引水隧洞 突涌水 围岩变形 有限元中图分类号:文献标识码:文章编号:()收稿日期:作者简介
2、:曾龙辉(年)男 工程师:引水隧洞是水工建筑物的重要结构类型 而随着我国基建行业的发展 不可避免地出现了许多建立在岩溶区域引水隧洞工程 许多人为此进行了一系列研究陈乃彧等结合国内工程实践 分析了引水隧洞混凝土衬砌裂缝的主要形式 并提出了一系列预防措施 吴潞源以南平市供水第二水源引水隧洞工程为例 对引水隧洞的突涌水灾害进行了分析 阐述了钻孔灌浆治理方式的处置方案和细节 王长生等通过三维有限元软件 对深井降水条件下的引水隧洞渗流特性进行了分析 探讨了深井降水对隧洞开挖产生的影响 姚志宾等通过现场监测 对深埋隧洞围岩破坏特征和支护技术进行了研究 结果表明 由于应力集中的作用 开挖卸载后围岩更易发生破
3、坏 杜学才等通过三轴试验系统进行了蠕变试验 研究了引水隧洞围岩的蠕变特性 并结合试验结果对围岩蠕变本构模型进行了优化 杜怡谦等基于强度折减法 通过 有限元软件 对圆形隧洞围岩稳定性进行 了 分 析 通 过 不 同 方 法 计 算 了 围 岩 稳 定系数为研究引水隧洞突涌水灾害的影响因素和围岩破坏机理 本文依托实际工程案例 通过有限元软件建立了岩溶隧洞分析计算模型 分析了溶洞位置、溶洞距离和隧洞开挖对隧洞围岩变形和受力的影响规律 本文的研究成果可为相似工程的设计和施工提供一定的指导、借鉴意义 突涌水灾害类型与影响因素岩溶地区的引水隧洞突水灾害防治不仅要考虑开挖扰动与地质条件的影响 防突结构的作用
4、也不可忽视 防突结构一般为防突层或充填介质 工程中通常采用防突层作为防突结构根据灾害演化过程差异和构成防突结构地质体不同 可以将土涌水灾害划分为两大类 分别为隔水岩体破坏和充填结构失稳 图 展示了两种突涌水灾害的示意图图 两种突涌水灾害示意图 隔水岩体破坏隔水岩体破坏类型的突涌水灾害 是由具有一定厚度的岩体或裂隙岩体在掌子面前方起到防突结构作用 受到开挖扰动和岩溶高压水的共同作用后 岩体受到的压剪力或弯矩超过了围岩强度 导理论研究水利技术监督 年第 期致岩体破坏而丧失隔水作用 或者在水压和外力干扰下裂隙岩体内部裂隙进一步发展贯通 导致防突能力下降 最终发生破坏 充填结构失稳若富水断层等充填结构
5、为隧道掌子面前的隔水结构时 充填体的渗透破坏是导致突涌水灾害发生的主要原因 隧道开挖后 会形成新的临空面 打破了原始的地下水平衡 导致地下水向隧道内流动 充填体内部由此易形成渗流通道 当渗流速率或渗流系数达到临界后 充填体结构会发生整体滑移失稳或局部渗透破坏 导致突涌水灾害的发生 突涌水灾害影响因素隧道突涌水灾害的影响因素有多种 如地质环境、隧道结构类型、开挖施工扰动等 隧道开挖会破坏地下水循环系统平衡 而降雨等外界因素会导致承担隔水作用的围岩整体性和强度发生削弱 为突涌水灾害发生了可能 相关研究表明 在众多因素中 高压岩溶水、围岩强度和开挖扰动占了主导地位 岩溶隧洞分析计算模型 分析模型依托
6、实际工程案例 本文通过有限元软件建立了岩溶隧洞分析计算模型 以研究隧道突涌水灾害的影响因素 对隧道断面进行了简化 按直墙半圆拱型进行考虑 数值模型隧洞直墙段高度设为 跨度设为 半圆拱直径设为 将溶洞简化为球体进行考虑 直径设为 位置位于拱腰位置处 模型高度为 宽度为 模型顶部距隧道顶板为 底部距隧道底板 岩溶隧道有限元模型如图 所示图 岩溶隧洞有限元模型网格划分方面 对隧洞周边进行了局部的网格加密 共划分出 个 节点有限元网格 边界条件方面 模型四周和底部均设为法向约束 顶部为自由约束 模型采用了渗流模式 以对溶洞内的水压力进行模拟 围岩则选用了摩尔 库伦本构模型开挖进尺设置为 共设有 个开挖
7、步 为全断面开挖形式 模型参数溶洞水压力设为 围岩参数见表 设置了隧洞开挖初期支护 定义不透水边界于隧洞衬砌轮廓 此外 考虑到渗流情况 令围岩渗透系数为 围岩孔隙率设为 表 围岩力学参数围岩级别容重/(/)弹性模量/内摩擦角/()黏聚力/泊松比 设置了 个监测点 分别对应了隧洞拱顶、拱肩、拱腰和拱底位置处 以研究不同隧洞位置处的位移和内力变化情况 结果分析与讨论 开挖进尺图 为溶洞位于拱腰位置时 隧洞不同位置处围岩位移随开挖进尺的变化情况 从图中可以看出 随着隧洞开挖的进行 各位置处围岩位移随之增大 围岩位移与隧洞开挖进尺呈现正相关关系各位置相比 拱腰处围岩位移最大 最大位移约为 其 次 为
8、拱 肩 位 置 处 最 大 位 移 约 为 而拱顶与拱底围岩位移随开挖进尺变化趋势和数值大小均较为接近 且数值较小 说明溶洞位于拱腰位置处时 对拱顶和拱肩围岩位移影响不大 在开挖步为 步即开挖进尺达到 附近时 拱腰和拱肩处的围岩位移增长曲线接近于直线 涨幅较为显著 这表明 此时的围岩已经达到了破坏临界状态 在之后围岩可能发生了破坏 引起了隧洞突涌水灾害图 为溶洞位于拱腰位置时 隧洞不同位置处孔隙水压力随开挖进尺的变化情况 从图中可以看出 随着隧洞开挖的进行 各位置处孔隙水压力变化不大 说明隧洞开挖对孔隙水压力造成的影响较小 因此无法通过孔隙水压力的变化情况对是否发生突涌水事故进行判定 相比之下
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 引水 隧洞 施工 周边 围岩 力学 变形 影响 研究
1、咨信平台为文档C2C交易模式,即用户上传的文档直接被用户下载,收益归上传人(含作者)所有;本站仅是提供信息存储空间和展示预览,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容不做任何修改或编辑。所展示的作品文档包括内容和图片全部来源于网络用户和作者上传投稿,我们不确定上传用户享有完全著作权,根据《信息网络传播权保护条例》,如果侵犯了您的版权、权益或隐私,请联系我们,核实后会尽快下架及时删除,并可随时和客服了解处理情况,尊重保护知识产权我们共同努力。
2、文档的总页数、文档格式和文档大小以系统显示为准(内容中显示的页数不一定正确),网站客服只以系统显示的页数、文件格式、文档大小作为仲裁依据,平台无法对文档的真实性、完整性、权威性、准确性、专业性及其观点立场做任何保证或承诺,下载前须认真查看,确认无误后再购买,务必慎重购买;若有违法违纪将进行移交司法处理,若涉侵权平台将进行基本处罚并下架。
3、本站所有内容均由用户上传,付费前请自行鉴别,如您付费,意味着您已接受本站规则且自行承担风险,本站不进行额外附加服务,虚拟产品一经售出概不退款(未进行购买下载可退充值款),文档一经付费(服务费)、不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
4、如你看到网页展示的文档有www.zixin.com.cn水印,是因预览和防盗链等技术需要对页面进行转换压缩成图而已,我们并不对上传的文档进行任何编辑或修改,文档下载后都不会有水印标识(原文档上传前个别存留的除外),下载后原文更清晰;试题试卷类文档,如果标题没有明确说明有答案则都视为没有答案,请知晓;PPT和DOC文档可被视为“模板”,允许上传人保留章节、目录结构的情况下删减部份的内容;PDF文档不管是原文档转换或图片扫描而得,本站不作要求视为允许,下载前自行私信或留言给上传者【自信****多点】。
5、本文档所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权,请谨慎使用;网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽--等)目的在于配合国家政策宣传,仅限个人学习分享使用,禁止用于任何广告和商用目的。
6、文档遇到问题,请及时私信或留言给本站上传会员【自信****多点】,需本站解决可联系【 微信客服】、【 QQ客服】,若有其他问题请点击或扫码反馈【 服务填表】;文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“【 版权申诉】”(推荐),意见反馈和侵权处理邮箱:1219186828@qq.com;也可以拔打客服电话:4008-655-100;投诉/维权电话:4009-655-100。