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紫坪铺水利工程地质分析结果

【摘要】:反演分析成果表明,该段围岩反演所得物理力学参数与设计采用值基本吻合,隧洞支护设计是基本合理可靠的。

10.2.3.1 基本思路

地下洞室围岩反演分析是通过现场观测信息资料为依据,来反推岩体的力学参数和初始应力状态,检验和修正设计参数,从而达到既经济合理又保证围岩稳定和工程正常运行的目的。

紫坪铺工程地下洞室反演分析的基本思路为:对洞室的开挖施工过程和支护手段进行几何上、力学上的数值仿真模拟,跟踪分析开挖、支护的每一个过程中围岩应力场、变形场的变化过程和分布规律,与相应阶段的变形和应力监测结果进行对比、反馈、调整数值模型与参数、正演迭代与递推分析,直至数值分析的结果与相应施工阶段监测结果的差值降至合理范围以内,使

式中:为i点在掌子面推进一定距离L后收敛量测的监测值;为i点数值仿真分析得到的掌子面从埋设收敛计开始到推进到相同距离L时的增量位移。

仿真反演分析就是进行多次的跟踪实际施工开挖过程和支护过程及收敛测量过程的仿真正演迭代分析,在Φ=Φmin条件下得到各参数变化的最优解。

隧洞开挖过程的模拟是将掌子面空间桥跨效应量级等效成地应力释放系数a来模拟的,各次开挖后地应力释放产生的等效结点荷载为:

式中:σj为j-1次开挖引起地应力重分布后的应力场;为开挖掉单元i的几何矩阵

每步开挖后及时喷护5~10cm混凝土,用激活预先布置的曲梁单元模拟该喷层的支撑作用;及时施作的系统锚杆与随机锚杆均用杆单元模拟,对于全粘结式锚杆则采用类似的可抗剪抗弯的“柱单元”模拟,二次挂网用等效了钢筋混凝土模量的曲梁单元模拟;锚杆穿过节理时应用特殊的砂浆锚杆单元模拟。

10.2.3.2 反演分析实例

以1号引水隧洞0+94m监测断面为例,利用2003年10月29日~2003年11月8日掌子面从0+86m推进到0+78m时所测得的几组数据(见表10-14、表10-15),对该断面附近的围岩进行仿真反演分析。当时2号、3号、4号各洞在该桩号的施工状况是4号全洞开挖完成,2号、3号仅开挖了上半洞,都进行了喷锚支护。

表10-14 1号引水隧洞0+94m断面收敛监测原始数据表单位:mm

表10-15 1号引水隧洞0+94m断面边墙收敛与顶拱沉降数据表单位:mm

反演求得该段围岩的宏观物理力学参数见表10-16。

表10- 16 1号引水隧洞0+80~0+120段原物理力学参数与反演所得物理力学参数表

经反演分析得到在该段围岩的初始应力场竖向应力为σv=γH,水平应力σh=k0γH;其中γ=26kN/m3,侧压力系数k0为0.85~0.95。

反演分析成果表明,该段围岩反演所得物理力学参数与设计采用值基本吻合,隧洞支护设计是基本合理可靠的。