马玉扩[1]2002年在《城门洞型洞室围岩——支护系统稳定性数值仿真试验研究》文中研究表明洞室工程新奥法的设计理念与施工技术早已被发达国家普遍采用。我国在60年代就引进了新奥法的施工技法，然而目前洞室工程的设计指导思想仍未突破50年代的山岩压力理论，对洞室稳定性态与支护结构内力变化规律的系统量化研究也少见报道。为了尽快使洞室工程的设计由以经验为主上升到以理性分析为主，本文应用奥地利大型有限元分析系统FINAL对诸如围岩类型、原岩构造应力场、洞室埋深、洞室跨度和洞室高跨比等因素对城门洞型洞室围岩—支护系统的影响进行了系统的数值仿真试验研究。并与紫坪铺工程导流洞的现场监测资料进行了详细的对比，为本文结果直接应用于工程设计提供了可靠的保障。 本文通过数值仿真试验验证了原岩构造应力场、洞室埋深、洞室跨度和洞室高跨比对围岩二次应力场、围岩位移场、围岩塑性区、喷层轴力和变形等影响的定性规律，分析出了洞室顶拱、拱腰和侧墙中点叁个关键部位的围岩应力、洞壁位移、喷层特征截面应力以及锚杆轴力等指标与这些因素之间关系的量化规律，同时对比了这些规律在不同围岩中的差异。还在一定程度上评价了传统设计方法和工程类比法的适用范围。最后，对比现场监测与仿真试验结果发现：两者的洞壁位移量比较接近，洞壁位移变化规律一致，位移均随埋深的增加而增大且围岩愈差增加愈烈等。说明了数值仿真试验结果的合理性与适用性。
孙宏超[2]2008年在《邻近断层洞室围岩稳定性仿真试验研究》文中研究表明本文着眼于地下洞室工程当前的发展现状,针对信息化施工关键难题——信息反馈速度难以适应信息时效性的要求——进行系统研究,着力于寻求解决方案。本文通过大量的系统仿真试验,针对裂隙岩体中洞室的变形稳定性的众多影响因素分别进行讨论,得到了一些定性的规律性的认识和大量数定的结论。并尝试运用人工智能科学,将大量的数定性结论建成为可以直接为工程实际服务的自动化工具,不仅实现了对工程中需要的物理概念的量化,而且可以对洞室稳定性的提供快速的分析和评价。这就有望解决施工信息化的难题,为施工信息化进一步发展和在地下洞室工程中的应用提供智力支持。本文研究工作的主要进展和结论可归纳为以下五个方面:1)为了给近洞断层对硐壁变形的影响建立量化的概念和形象的认识,本文提出断层对变形影响系数的概念:在埋覆深度、地应力条件、围岩物理力学参数和性质均相同的条件下,同一洞室或尺寸完全相同的两个洞室中某一关键点,其在断层影响下的位移值与无断层影响时该点位移值之比称为断层对洞室该关键点的变形影响系数。2)在系统仿真试验的基础上,针对断层对变形影响系数随各因素变化规律和其敏感性进行了较详细的研究,得出重要结论:断层对变形影响系数(α,β_l,β_r)主要与断层分布、地应力系数、围岩类型等因素有关,在一定范围内与洞室埋覆深度、跨度、高跨比、喷层支护厚度等因素无关。3)通过大量的仿真试验,对不同地应力条件、不同围岩类别条件下的洞周一倍洞径内两条断层的分布以及所有组合形式对洞壁围岩变形的影响进行了系统的研究,得到了大量的量化实验结果,最终将其总结整理成为一套完整的表格,为工程人员对断层影响进行量化评价提供可靠的依据。4)提出了地下洞室变形稳定性分析的查表法,以云南鲁地拉水电站导流隧洞工程为例详细讲解了该方法的操作步骤,并对该方法进行了合理的适应性评价。此方法的建立,为充分利用宝贵的现场监测资料信息,更好地发挥工程现场信息的指导作用,提供理论依据和方便有效的工具。5)在考虑大型结构面不同分布位置、倾角在施工过程中对洞室围岩稳定性影响的系统仿真试验的基础上,结合洞室工程专家经验,构建并行分区的大规模神经网络预测模型,采用两套独立的模型互补的方式,开发了面向工程设计人员的,能够考虑断层位置、倾角、断层组合形式、地应力场、围岩物理力学参数、洞室埋深、跨度、高跨比以及喷层混凝土厚度共13项因素,对洞壁变形和支护结构内力智能化分析预测的系统。并结合人工智能科学发展尚不完善的现状,提出了人脑辅助电脑、运用专业知识尽可能减轻网络学习的负担这一务实的观点,有效地避开了盲目追求数字化而带来的瓶颈。
马云峰[3]2009年在《超挖对地下洞室围岩稳定性及支护结构内力影响研究》文中研究说明本文着眼于地下洞室工程当前的发展现状,针对地下洞室工程设计及理论计算与实际施工情况不符的情况进行系统的研究。本文通过大量的系统仿真试验,针对松散岩体中洞室的围岩稳定性及支护结构的安全性的众多影响因素分别进行讨论,得到了一些定性的规律性认识和大量定量的结论。在此基础上,针对地下洞室施工中常见的超挖问题进行了系统的研究,总结出了对超挖影响系数的主要的影响因素,并就这些主要因素的影响进行了较为详尽的多因素交叉组合试验研究。这就为解决洞室工程中出现的设计及理论计算与实际施工情况不符的难题提供了智力支持。本文研究工作的主要进展和结论可以归纳为以下几个方面：1)为了给超挖对洞室工程的影响建立量化的概念和形象的认识,本文提出了超挖对洞室关键点及关键部位特征值影响系数的概念：在埋覆深度、地应力条件、围岩物理力学参数和性质均相同的条件下,同一洞室或尺寸完全相同的两个洞室中某一关键点、关键部位,其在超挖影响下的位移值及支护结构内力与无超挖影响时该关键点或关键部位位移值或支护结构内力之比称为超挖对洞室该关键点或关键部位的变形及支护结构内力的影响系数。2)在系统仿真试验的基础上,针对超挖对特征值影响系数随各因素变化规律和其敏感性进行了较为详尽的研究,得出重要结论：超挖对特征值影响系数主要与超挖量及超挖分布、洞室喷层厚度、围岩类型等因素有关,在一定范围内与洞室埋覆深度、跨度、高跨比、地应力等因素无关。3)在综合考虑围岩类别、喷层厚度等主要影响因素的情况下,通过大量的仿真试验研究了不同超挖量及不同的超挖部位对洞室工程中围岩稳定性及支护结构内力的影响,得到了大量的试验结果,最终将其总结整理成为一套完整的表格,为工程人员在较短的时间内量化评价洞室施工过程中出现的超挖问题提供可靠的依据。4)在保证洞室施工期围岩稳定及支护结构安全的前提下,研究了不同超挖量、不同超挖部位回填不密实时,在运行期荷载作用下超挖对衬砌受力的影响。
菅强[4]2010年在《城门洞型隧道围岩变形场分布规律分析与预测模型研究》文中研究表明本文着眼于施工信息化的飞速发展,针对城门洞型地下洞室的设计施工现状,在前人的研究基础上继续前进。吸收已有的成果并进一步开发功能更全面、性能更完善、界面更友好的智能化围岩变形预测系统,加快施工信息化的步伐。本文研究工作的主要内容可归纳为以下四个方面：(一)应用BP神经网络,建立无断层影响的、可预测任意变形模量、泊松比、粘聚力、内摩擦角、洞室埋深、洞跨、高跨比、侧压力系数条件下洞周围岩变形的预测模型,对无断层影响时各因素对地下洞室变形稳定性的影响规律进行研究。(二)采用前人关于断层对洞室变形影响的研究成果,针对《地下洞室围岩应力场变形场仿真分析平台》(版本1.0)的适用对象仅为特定尺寸的地下洞室的局限性进行改进,使之不再受洞室尺寸的限制,成为可以对单断层影响下的、任意围岩类型、尺寸的地下洞室变形稳定性进行预测的系统,适用范围迅速扩大。(叁)在前人关于受双断层影响的地下洞室稳定性规律分析的基础上进行深化研究,通过大量的数值仿真试验,应用BP神经网络,建立受双断层影响的、可预测任意变形模量、泊松比、粘聚力、内摩擦角、洞室埋深、洞跨、高跨比、侧压力系数的预测模型,对双断层影响时各因素对地下洞室变形稳定性的影响规律进行研究。(四)将所有的研究成果应用VB和FORTRAN语言进行综合系统研发,开发一套集无断层、单断层、双断层洞室围岩变形预测系统的智能化分析平台软件,并以拉西瓦地下厂房为例详细讲解了该软件的操作步骤,将理论最终推向了实际,接受实践检验。
张志强[5]2003年在《软弱夹层对地下洞室稳定性影响的数值试验研究》文中研究说明大量的工程实践表明，软弱夹层对地下洞室围岩稳定性的影响有着决定性的作用，本文以大型数值仿真分析系统FINAL为平台，采用弹塑性应力～应变关系和M-C屈服准则建立平面应变问题有限元模型，对软弱夹层的分布部位、分布距离、软弱夹层的厚度对围岩稳定性的影响以及在具有不同侧压力系数的地应力场中和Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ类代表性围岩中软弱夹层对围岩稳定性的影响进行了系统的数值试验，研究得出了软弱夹层对围岩位移、拉应力区、塑性区以及喷射混凝土层内力等影响丰富的量化成果，以便直接为工程设计人员提供参考。主要结论如下： (1)以软弱夹层到开挖轮廓线最短距离和最短距离线与开挖轮廓线的交点位置为指标对软弱夹层的分布部进行了分类，并确定了软弱夹层分布距离；(2)根据强度等效和变形等效的原则，引入了软弱夹层影响带的概念，建立了模拟软弱夹层厚度的一种新方法；(3)总结出了软弱夹层分布在拱顶、右拱肩、右边墙时对地下洞室稳定性影响的量化指标；(4)分析出了软弱夹层距开挖轮廓线0.2D、0.5D、1.0D叁种情况对地下洞室稳定性影响的量化指标；(5)总结出了在不同的侧压力系数(0.38、1.0、1.5、2.0、3.0)地应力场中软弱夹层对稳定性影响的量化指标；(6)得出了在Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ代表性围岩中软弱夹层对稳定性影响量化结果；(7)根据数值试验成果提出了在有软弱夹层围岩中地下洞室设计原则的几点新内容。
张承客[6]2009年在《两条贯通结构面不同位置组合条件下洞室围岩变形规律分析》文中提出地下洞室工程施工中常会遇到两条断层组合,如何能够快速得到围岩的稳定性评价,确保信息化施工顺利进行,是亟需解决的问题。本文以大型数值仿真分析系统FINAL为平台,不从大量的数值试验计算出发,而是尝试对几种典型的不同部位结构面组合进行系统的数值试验,进而建立两条结构面单独作用与两条结构面组合共同作用下二者之间的关系,为原有单断层分析平台升级提供试验数据支持。期望能够解决施工信息化的难题,为施工信息化进一步发展和在地下洞室工程中的应用提供技术支持。本文研究工作的主要进展和结论可归纳为以下几个方面：(1)首先得到两条结构面单独作用与组合结构面共同作用二者之间并不是简单的迭加或耦合关系。(2)为了判断组合结构面中单结构面所起的作用,本文尝试性提出影响系数和影响比值的概念：根据单结构面作用占两条结构面组合共同作用影响的百分比,定义了影响系数的概念,同时将结构面2影响系数／结构面1影响系数的比值称为影响比值,规定影响比值大于等于1.0。(3)根据影响比值的不同(具体界限值应结合工程中的允许偏差值)将结构面组合中的单结构面分为两种类型：迭加型和控制型结构面；前者出现于对称分布及近似对称的结构面组合中,影响比值较小,接近1.0,后者结构面形式存在于大多数结构面组合中。(4)通过分别固定拱顶结构面DD和DR,变化与其组合的另一结构面,得到控制型结构面的特性及量化结果。(5)通过分析几组对称分布的结构面组合BL+BR、JL+JR、DL+DR,得到迭加型结构面的规律。
罗俊忠[7]2006年在《断层对地下洞室围岩稳定性及其支护结构强度影响的数值试验研究》文中提出大量的工程实践表明,断层对地下洞室围岩稳定性的影响有着决定性的作用,本文以大型数值仿真分析系统FINAL为平台,采用弹塑性应力~应变关系和M-C屈服准则建立平面应变问题有限元模型,对断层的分布部位、分布距离、断层的厚度对围岩稳定性的影响以及在具有不同侧压力系数的地应力场中和II、III、IV类代表性围岩中断层对围岩稳定性的影响进行了系统的数值试验,研究得出了断层对围岩位移、拉应力区、塑性区以及喷射混凝土层内力等影响丰富的量化成果,以便直接为工程设计人员提供参考。并将这部分结果纳入智能化分析平台。主要结论如下:(1)以断层到开挖轮廓线最短距离和最短距离线与开挖轮廓线的交点位置为指标对断层的分布部位进行了分类,并确定了断层分布距离;(2)根据强度等效和变形等效的原则,引入了断层影响带的概念,建立了模拟断层厚度的一种新方法;(3)总结出了断层分布在拱顶、右拱肩、右边墙时对地下洞室稳定性影响的量化指标;(4)分析出了断层距开挖轮廓线0.2D、0.5D、1.0D叁种情况对地下洞室稳定性影响的量化指标;(5)总结出了在不同的侧压力系数(0.38、1.0、1.5、2.0、3.0)地应力场中断层对地下洞室稳定性影响的量化指标;(6)得出了在II、III、IV代表性围岩中断层对地下洞室稳定性影响量化结果;(7)构建了神经网络智能化分析系统。
参考文献：
[1]. 城门洞型洞室围岩——支护系统稳定性数值仿真试验研究[D]. 马玉扩. 西安理工大学. 2002
[2]. 邻近断层洞室围岩稳定性仿真试验研究[D]. 孙宏超. 西安理工大学. 2008
[3]. 超挖对地下洞室围岩稳定性及支护结构内力影响研究[D]. 马云峰. 西安理工大学. 2009
[4]. 城门洞型隧道围岩变形场分布规律分析与预测模型研究[D]. 菅强. 西安理工大学. 2010
[5]. 软弱夹层对地下洞室稳定性影响的数值试验研究[D]. 张志强. 西安理工大学. 2003
[6]. 两条贯通结构面不同位置组合条件下洞室围岩变形规律分析[D]. 张承客. 西安理工大学. 2009
[7]. 断层对地下洞室围岩稳定性及其支护结构强度影响的数值试验研究[D]. 罗俊忠. 西安理工大学. 2006