马蹄形断面引水隧洞开挖数值模拟与支护技术Numerical simulation and support technology of horseshoe section diversion tunnel excavation
汪拥军,丁晴晴
摘要(Abstract):
为研究不同围岩级别下,不同初期支护形式对围岩稳定性的影响程度。结合清原抽水蓄能电站引水隧洞,采取模糊物元法对围岩进行精细化分级,运用FLAC~(3D)分析3种初期支护因素影响下围岩的受力特性。结果表明:将模糊物元法应用于水利工程岩体质量分级可以有效避免现行规范中围岩级别跨度大、分级指标不相容等问题,为支护强度提供可靠基础。同时根据正交数值模拟试验设计的9种锚喷支护方案受力特性分析,得出在Ⅲ、Ⅳ类围岩下,采取马梯形断面腰部以下不使用锚杆支护形式,可将围岩应变控制在0~5 mm之间,相较于未支护时位移变形减少了90%左右;锚杆承受的轴向应力均控制在其承载能力范围内,满足安全支护。对比全断面支护形式更经济合理,为类似工程提供依据。
关键词(KeyWords): 引水隧洞;初期支护;数值模拟;围岩精细化分级;模糊物元模型;正交设计
基金项目(Foundation):
作者(Author): 汪拥军,丁晴晴
DOI: 10.13928/j.cnki.wrahe.2023.S2.003
参考文献(References):
- [1] 黄健,董浩,高新萍.双碳背景下抽水蓄能在山东省的发展前景与规划建议[J].河南科学,2021,39(12):2043-2048.
- [2] 郭富利.堡镇软岩隧道大变形机理及控制技术研究[D].北京:北京交通大学,2010.
- [3] 王刚,刘传正,吴学震.端锚式锚杆-围岩耦合流变模型研究[J].岩土工程学报,2014,36(2):363-375.
- [4] 宋远,黄明利.地铁隧道新型初期支护结构支护参数敏感性正交数值模拟试验[J].隧道建设(中英文),2019,39(S2):163-168.
- [5] 吴友银,左清军,闫天玺.富水条件下板溪群板岩隧道围岩分级研究[J].现代隧道技术,2018,55(3):61-68.
- [6] 宋志成.双护盾TBM开挖隧道围岩稳定性研究[D].成都:西南交通大学,2017.
- [7] 丁丽宏,马强.基于组合权重的模糊物元模型在边坡稳定性评价中的应用[J].地震工程学报,2017,39(5):946-950.
- [8] 范新宇,贾志献,白雪亮,等.熵权模糊综合评价模型在极软岩隧洞围岩分级中的应用[J].工程地质学报,2019,27(6):1236-1243.
- [9] 马冬梅,陈大春.基于欧式贴近度的模糊物元模型在水资源脆弱性评价中的应用[J].南水北调与水利科技,2015,13(5):1003-1007.
- [10] 郭明杰,胡少伟,单常喜,等.基于组合权重的模糊物元模型在输水管材选型中的应用[J].长江科学院院报,2022,39(7):137-143.
- [11] 常智慧.基于FLAC3D的初次支护时机研究[D].武汉:武汉大学,2017.
- [12] 崔金鹏,苏凯,常智慧,等.深埋TBM隧洞围岩稳定与衬砌支护时机研究[J].水电与新能源,2015(7):5-10.
- [13] 孙天祎.基于FLAC3D的边坡稳定性分析及支护数值模拟研究[D].北京:中国地质大学(北京),2020.
- [14] 吴学震,蒋宇静,王刚,等.大变形锚杆支护效应分析[J].岩土工程学报,2016,38(2):245-252.
- [15] 胡天明,张继勋,任旭华.引水隧洞初期支护及其施加时机对围岩稳定性的影响[J].水电能源科学,2020,38(10):95-98.
- [16] 刘海明,成远登,吴永红,等.绿泥石片岩隧洞大变形特征及控制措施:以滇中引水工程香炉山隧洞为例[J].长江科学院院报,2022,39(12):42-48.
- [17] 李响,董志凯,谢永国,等.基于FLAC3D的矿山截排洪主隧洞工程支护模拟分析[J].矿冶工程,2022,42(1):19-23.
- [18] 陈克霖,梁庆国,李海宁,等.基于引水隧洞安全和经济施工的支护参数优化分析[J].水资源与水工程学报,2021,32(6):143-151.
- [19] 马仲涛,李光顺,陈国荣.基于正交设计的围岩稳定影响因素敏感性分析[J].人民黄河,2013,35(5):135-137.
- [20] 方开泰,马民兴.正交与均匀试验设计[M].北京:科学出版社,2001.