基于ABAQUS的大型地下洞室圍巖穩(wěn)定性分析.pdf

1、進(jìn)入21世紀(jì)以來，我國的水能資源開發(fā)正處于前所未有的高速建設(shè)時(shí)期，眾多水電站處于在建或待建狀態(tài)。而其中的大型或特大型水電站由于受到地形限制和其他因素的影響，必須采用地下廠房的布置方式，因而將產(chǎn)生相應(yīng)的地下洞室。大型地下洞室通常規(guī)模巨大、空間分布復(fù)雜、洞室所賦存的地質(zhì)條件也很復(fù)雜。加之洞室開挖是一種不可逆行為，發(fā)生破壞后無法恢復(fù)重建。因此，研究大型地下洞室的圍巖穩(wěn)定性分析方法，為實(shí)際工程提供可靠的理論支持，有利于保障大型地下工程長期運(yùn)行的

2、安全穩(wěn)定性，具有重大的社會(huì)意義和巨大的經(jīng)濟(jì)效益。
　　本文以意大利Pont Ventoux水力發(fā)電站的Venaus中央洞室為工程背景，在總結(jié)前人實(shí)測地質(zhì)資料及巖體各項(xiàng)試驗(yàn)資料的基礎(chǔ)上，獲取圍巖及初始地應(yīng)力等相關(guān)重要參數(shù)。采用ABAQUS有限元軟件提供的Mohr-Coulomb屈服模型，針對該硬巖地下洞室開挖后的動(dòng)態(tài)變化過程進(jìn)行了圍巖穩(wěn)定性數(shù)值模擬分析。在控制材料參數(shù)相同的情況下分別建立了二維加固、二維未加固、三維加固、三維未加固四

3、種不同條件下的模型。主要分析了洞室開挖誘發(fā)的塑性區(qū)、應(yīng)力、位移的分布特征，以及各支護(hù)構(gòu)件的軸向荷載分布特征這四項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)。
　　首先通過對比相同維度條件下加固與未加固之間評(píng)價(jià)指標(biāo)的差異，分析了加固系統(tǒng)對圍巖穩(wěn)定的作用；其次分析了不同開挖階段對三維洞室模型的圍巖塑性區(qū)、主應(yīng)力的分布的影響，得到圍巖塑性區(qū)及應(yīng)力的動(dòng)態(tài)發(fā)展趨勢；重點(diǎn)對圍巖拱頂中心豎向位移進(jìn)行了分析，得到分步開挖時(shí)各個(gè)不同開挖步對拱頂中心豎向位移的影響；然后將加固條件下的

4、二維模型與三維模型在塑性區(qū)、最小主應(yīng)力和豎向位移這三個(gè)方面進(jìn)行對比，得到維度不同的情況下模擬結(jié)果的差異；再將四種模型模擬計(jì)算出的拱頂內(nèi)部豎向位移與鉆孔多點(diǎn)位移計(jì)的實(shí)際監(jiān)測位移進(jìn)行對比，進(jìn)一步驗(yàn)證了數(shù)值模擬結(jié)果的可靠性。最后基于加固條件下的二維平面模型，采用參數(shù)變化的區(qū)間分析法，對圍巖參數(shù)敏感性進(jìn)行計(jì)算分析，得到各個(gè)參數(shù)對工程中具有代表性的評(píng)價(jià)指標(biāo)的敏感程度。并區(qū)分出影響計(jì)算結(jié)果的主要敏感性參數(shù)和次要敏感性參數(shù)，對于類似工程圍巖參數(shù)的選取