沿空送巷矿压显现与控制研究.pdf

文章编号 “ “ 3 66 左右, “ 3 96范围内顶板离层速度在 3 ; 3 “ 左右, - 66/它与底板岩性和工作面的位置关系有明 显的联系/由于直接底为炭质泥岩,在面前 ; 3 9 66 左右,随着采面推进,速度明显增大/观 测发现,出现最大底鼓速度的地点不是测站到达工 作面时,也不是滞后工作面 3 966 ,直至测站远离工作面 6以 外,才趋于缓和,具有明显的塑性流变特征/ 3 D 两帮 一般情况下,靠工作面一侧的巷道煤帮,其矿 压显现程度大于对侧煤帮,但同时其不确定性较 大/两帮移近量一般在’ ; - - /在工作 面前方 6以外,两帮的移近速度基本相同,为 3 ; 3 -66 /小于 6后,两帮移近速度成倍 增长,为 3 ;9 3 ’66,最大“ 3 66 /当工作 面推过观测断面后,工作面一侧煤帮变形速度开始 大于对侧,一般为- 3 ;’ 3 66 ,对侧一般为 3 ; 3 966 /随工作面超过距离大于 6 后,两 帮 的 变 形 速 度 的 差 异 基 本 消 失,但 仍 以 3 “66 移近,直到与采面的距离大于 9 6后 才趋于稳定/ 收稿日期 “ - ’ 作者简介杨光玉 “ ’ * ,男,工程师, “ ’ 9 9年毕业于新汶矿业集团公司职工大学采矿专业,现任翟镇煤矿副矿长/ EE 矿山压力与顶板管理 “ 3 F 万方数据 巷道矿压显现机理 该巷的矿压显现有一定的随机性“更有一定的 规律该规律是侧向支撑压力形成作用及移动变 化过程与巷道围岩锚带网支护相互作用的具体体 现“它同围岩应力的时空变化规律围岩性质支护 方式等多种因素共同决定 ’ AB 式中 4,CC内应力场范围 9 CC应力集中系数“取* CC覆岩层平均容重“取 2 DE F -* ; CC采深“取. , ,- CC煤岩内摩擦角“取 6 结合 矿区情况 采场应力集中系数按A“1 B C D 1 B 8 D 7 B C D 7 B 8 D E B C五种情况考虑软破岩体的力学特性按北 科大对矿岩接触带中矽卡岩的实测数据选取 “ E8F “ 1B;J “AC 由表7可知随着应力集中系数的增加要维 持非弹性变形区半径不变即维持巷道稳定所需的 支护力大幅度递增反之若支护力只能维持一定 值则随着应力集中系数的增加非弹性变形区半 径必将增加即巷道的收敛变形加剧恶化这一理 论分析与矿区采场的实际情况是完全吻合的 O 半封闭支护的巷道变形分析 O B P 半封闭支护参数选取 按 应 力 集 中 系 数 A“ K B C 取非弹性变形区的允许半径H “E B 8J0小 于进 路 半 间 距6 考虑到松动圈自重和开放带支护力转 移等作用 选取那么拆除辅助钢拱后 0 M 6 上式中将衬砌拱的厚度增大到C B 1 ;J砌块 布设适度钢筋后 以上 半封闭支护的设计模型为Q节长1 B CJ封闭 拱宽度C B EJ O B U 半封闭支护巷道变形量计算 经计算 巷道 的径向位移为C B C K E CJ 由表E可看出允许巷道适度的径向变形可 以减缓松动圈对支护层的压力刚性支护不容许 巷道变形会导致压力增加严重时会压垮支护层 O B Y 半封闭支护的柔性设计 通过计算从理论上找出了两次支护试验中主 补砌拱被压垮的原因巷道变形量不足导致压力 增大因此封闭拱在设计和施工中必须预留不小 于K J的巷道径向收缩量 可以通过三种办法预留巷道变形量衬砌拱的 基础铺设低标号0 7 TK 6砂浆1 C J左右Z砌块之间 安设柔性层0橡胶板或软木板或其它柔性材料6 Z衬 砌拱与岩壁间隙柔性充填或不密实充填 0上接第E K页6 参考文献Q 9 1 宋振骐B实用矿山压力控制9 B徐州Q中国矿业大学出版 社 1 L N N B 9 7 何满潮蒋宇静B三峡库区地质环境暨第二届中日地层环境 力 学国际学术讨论会论文集9 [ B北京Q煤炭工业出版社 1 L L ; B \ME\ 矿山压力与顶板管理 7 C C 1 B ]K 万方数据 沿空送巷矿压显现与控制研究沿空送巷矿压显现与控制研究 作者杨光玉 作者单位新汶矿业集团公司,翟镇煤矿, 刊名 矿山压力与顶板管理 英文刊名GROUNT PRESSURE AND STRATA CONTROL 年，卷期2001，““4 被引用次数0次 参考文献2条参考文献2条 1.宋振骐 实用矿山压力控制 1988 2.何满潮.蒋宇静 三峡库区地质环境暨第二届中日地层环境力学国际学术讨论会论文集 1996 相似文献10条相似文献10条 1.期刊论文 潘岳.王志强.吴敏应.PAN Yue.WANG Zhi-qiang.WU Min-ying 巷道开挖围岩能量释放与偏应力应变能 生成的分析计算 -岩土力学2007,284 巷道开挖,围岩能量释放,同时在围岩中产生偏应力.围岩应力是原岩应力与偏应力的叠加,偏应力或偏应力能控制岩体破坏.在静水压力p0和岩体体积 应变为0的条件下,利用文[1]在弹性、非线性软化本构模型导得的巷道围岩应力分布表达式,用重积分计算了围岩弹性区和软化区中的偏应力应变能Ud,证 明了Ud可以简捷地用地应力p0关于巷壁位移ua做一次积分再乘巷壁周长的途径来得到,阐述了该计算途径的原理.巷道开挖过程围岩释放的能量等于围岩 压力pa关于ua的积分乘巷壁周长.由此,可通过p0～ua曲线、pa～ua曲线所围面积的几何形式,表示围岩偏应力能、围岩弹性能释放量随ua变化的情况.所 得研究结果可以深化围岩由于开挖产生的力学响应及挖成后围岩工况规律的认识. 2.期刊论文 谢广祥.XIE Guang-xiang 综放工作面及其围岩宏观应力壳力学特征 -煤炭学报2005,303 采用大型非线性三维计算机数值模拟、实验室相似材料模拟对综放工作面围岩应力分布进行了深入研究,发现综放工作面围岩存在高应力束组成的宏 观应力壳,应力壳位于采场四周未采煤岩体和弯曲带内,其形态随工作面推进采场结构的变化而改变.应力壳承担并传递上覆岩体荷载和压力,是最主要的 承载体,应力壳拱脚处应力形成采场四周围岩支承压力.砌体梁结构位于宏观应力壳下的减压带内,砌体梁仅承担壳体下岩层部分荷载.综放工作面主要力 学特征是位于上覆围岩宏观应力壳保护下的低应力区内,这正是综放工作面矿压显现趋于缓和的根本原因.基于对应力壳体的发现和开展的一系列分析,揭 示了综放采场顶煤“垫层“作用的力学本质. 3.学位论文 吴琼 隧道动态设计中围岩计算参数的应力反分析研究 2006 隧道工程信息化动态设计与施工的思想已经越来越为人们所接受和采用，其中如何解决正确给定围岩计算力学参数，一直是一个比较棘手的问题 ，反分析方法为围岩力学参数的获取提供了一条较为有效的途径。本文根据隧道工程所具有的特点以及监控量测项目的发展趋势，对利用初期支护混凝 土的内应力反分析围岩计算参数进行了一些探讨。 本文以直接法反分析为指导思想，采用优化的人工神经网络代替FLAC数值模拟计算，计算效率大为提高。采用BP神经网络建立围岩计算参数与支护 内应力的映射关系，在围岩参数的反分析过程中用于计算支护的内应力。采用正交试验方法构造学习样本，保证了网络预测的全面性和准确性，同时减 少了试验次数。采用遗传算法搜索最优的神经网络结构，取得了较好的效果。神经网络训练结束后，采用均匀试验设计方法构造测试样本对神经网络进 行测试，并采用后验差检验方法进行结果检验，证明神经网络预测能力较好。 采用神经网络建立起围岩计算力学参数与支护内应力之间的映射关系之后，本文应用遗传算法对围岩计算参数进行搜索寻优，在计算中取得了较好 的效果。本文采用神经网络和遗传算法相结合的方法编制了反分析程序YLF_GN，由于只要有正确的正分析程序，建立起全面准确的学习样本，神经网络 可以建立各种输入与输出的映射关系，因此，本文编制的程序具有一定的通用性。 将编制的反分析程序YLF_GN应用于某工程实例中，得到的围岩计算参数代入FLAC程序正分析，经后验差检验，计算结果与实际量测结果拟合准好 ，用于支护应力计算误差较小。最后，进行位移反分析的验算，将根据典型类比分析法建立的BMP程序所得计算参数与本文所得参数进行对比评价，经检 验，误差在可接受范围之内，说明本方法所得计算参数值具有一定实际应用价值。 4.期刊论文 鞠杨.环小丰.宋振铎.田鹭璐.毛彦喆.JU Yang.HUAN Xiao-feng.SONG Zhen-duo.TIAN Lu-lu.MAO Yan- zhe 损伤围岩中爆炸应力波动的数值模拟 -爆炸与冲击2007,272 应用有限元方法分析了硐室损伤围岩中爆炸应力波的传播和应力分布特征,通过引入JHC本构模型和岩石损伤变量D探讨了应力波作用下岩体的损伤演 化模式.研究表明围岩初始损伤对后续爆炸应力波的波动性质、作用范围和围岩应力分布具有不同程度的影响.当初始损伤超过某临界值后会显著地影响 应力波的波动范围和围岩应力分布;在一定爆炸当量下,爆炸应力存在一个有效作用范围Lp,该范围塑性区以内,爆炸应力对岩体的损伤随围岩初始损伤增 大而增大;有效作用范围Lp以外,围岩初始残余非弹性变形积累和单元残余拉应力可以平衡爆炸应力波动产生的损伤叠加效应,“耗散“了爆炸应力作用和波 动能量.分析了产生在这种现象的原因.给出了有效作用范围Lp与围岩初始等效应力p之间的经验关系. 5.期刊论文 郭文兵.刘明举.李化敏.史新林.GUO Wen-bing.LIU Ming-ju.LI Hua-min.SHI Xin-lin 多煤层开采采 场围岩内部应力光弹力学模拟研究 -煤炭学报2001,261 应用相似理论和光弹性力学模拟实验方法，对多煤层同采条件下采场围岩应力场特点以及相互影响关系进行了研究，得出了3组4层煤开采时采场围 岩应力分布规律、应力集中程度及其相互之间的影响范围和影响程度.模拟结果对合理确定煤层群开采顺序以及回采巷道和区段煤柱合理布置具有理论和 实际意义，同时为多煤层同采采场矿山压力理论研究和生产实践提供了可靠的参考依据. 6.学位论文 刘培慧 基于应力边界法厚大矿体采场结构参数数值模拟优化研究 2009 随着计算机技术的迅速发展，数值模拟仿真分析已广泛用于岩土及地下工程的研究和设计中，其费用比物理模型低，且能定量地计算和分析回采过 程中采场围岩中的应力大小、位移变化规律和塑性区发展情况，确定它们每步回采的动态变化过程，从而对采场围岩的稳定性状态作出判断。 数值模拟的初始地应力场是否与实际地应力场吻合，是决定地下工程数值模拟是否成功的基本条件。虽然现场实测是提供地应力资料最直接的方法 ，但是各测点的测量成果仅反映了测点局部应力场特征，然而，在工程现场由于场地和经费等原因，不可能大面积进行实测。本文以吴庄铁矿为研究对 象，完成的主要工作有 1、对采场围岩破坏机理及失稳判据进行了阐述，并对目前比较常用的围岩强度判据、容许极限位移量以及塑性区的是否相互贯通三种判据进行了分 析。因为影响采场围岩稳定性的因素众多，关系错综复杂，本文采用三种判据对采场围岩稳定性进行综合判断。 2、根据工程区域内有限的地应力观测值，并结合地形、地貌资料，采用了应力边界法对初始地应力场进行拟合。应力边界法为FLAC3d模拟岩土工程 的初始地应力场提供了新的思路，即在形成初始地应力场过程中，计算模型不设速度边界条件，仅在模型表面根据地应力观测值施加应力边界条件并保 持恒定。 3、在初始地应力场计算过程中，分析了弹性一步求解法的不妥之处，本文提出了采用分阶段弹塑性两步骤求解法生成初始地应力场。该方法在应力 初始化过程中具有很大的灵活性，得到的初始地应力场也更符合现场实际。 4、通过上述数值模拟方法反演得到的初始地应力场，对30种不同采场结构参数方案进行了大量的数值模拟计算，并对回采过程中采场围岩应力、位 移变化规律及塑性区分布情况进行了详细的分析比较。 5、根据上述计算结果，绘出了采场跨度与顶板拉应力之间、采场长度与顶板拉应力之间的关系曲线以及它们对顶板岩层拉应力的联合影响曲面。研 究结果表明采场跨度对采场顶板岩层稳定性的影响远远大于采场长度。采场顶板的暴露面积大小不是决定采场顶板岩层的稳定性的惟一因素，顶板暴 露面的形状对顶板岩层稳定性影响也很大。采用长条形顶板暴露面形状，能提高采场生产能力和保证回采的安全性。因此，对于急倾斜厚大矿体提出了 “大盘区、小跨度”的设计理念。 7.期刊论文 郝迎吉.王生范.HAO Ying-ji.WANG Sheng-fan 相似材料模型实验中围岩垂直应力微机测控系统 -煤矿 机械2006,276 设计一种以电阻应变式模拟支架为测力元件的测试系统,该系统通过测试相似材料舷模型试验中模拟支架工作阻力变化,为研究煤矿区采动中顶板围 岩应力变化提供依据.测试方法采用自动加载闭环控制,具有自动升降架、模拟支架状态监测和数据记录、存储以及受力趋势计算机分析等功能. 8.期刊论文 非线性硬化与软化的巷道围岩应力分布与工况研究 -岩石力学与工程学报2006,257 采用摄动法得到接近岩体实际的弹性、应变非线性硬化和软化3段光滑连接的本构模型,求得静水压力下圆形巷隧道围岩塑性硬化区和软化区的应 力分布规律.给出围岩平衡方程、地应力-硐室位移关系和围岩特征方程.分析中可自然导出围岩自承地应力上限概念.根据围岩平衡方程写出围岩弹性区 、硬化区和软化区分担地应力的表达式.计算表明,围岩硬化区承载力ph大于弹性区承载力pe,软化区也有相当的承载能力.特别是所求得的切向应力 σθ/p0-r/a曲线光滑连接,没有尖峰向上的应力集中,此结果与其他学者在巷隧道模拟试验中测得的σθ-r曲线形状一致,从理论上证明基于理想弹塑 性本构模型的Kastener解在围岩软化区半径处的σθ-r曲线有尖峰向上的应力集中与实际不符. 9.学位论文 闫天俊 大岗山水电站地下洞室群岩体稳定性研究 2009 地下洞室是处于复杂地质条件下的建筑工程，它受天然形成的地质状态和人工开挖操 作影响很大。随着我国水电工程建设的蓬勃发展，出现了大量的地下洞室工程。在水能资 源开发力度持续加大以及大型水电工程不断兴建的情况下，地下洞室的发展趋势呈现出 地下洞室断面尺寸越来越大、埋深也越来越深；洞室群规模越来越大、空间布置越来越复 杂，洞室群间的相互影响大大增加。因此，对地下洞室工程的稳定性提出了更高的要求。同 时，由于影响地下洞室岩体稳定性的各种地质条件的复杂性和难以预测性，使得地下洞室 围岩稳定性成为当今地下工程建设中的一个主要问题。研究地下洞室群的岩体稳定性对指 导其设计与施工具有重要的理论与工程应用价值。 大岗山地下厂房洞室属大型地下洞室群建筑物，是大岗山水电站施工过程中的关键环 节。而大岗山区域地质构造背景复杂，岩体完整性较差，局部出露辉绿岩脉，构造型式以 沿脉岩发育的挤压破碎带、断层和节理裂隙为特征。如何保障大岗山水电站地下洞室这种 结构复杂的大型地下工程的安全施工和顺利投产，并尽量使地下工程的建设经济而合理， 研究大岗山水电站地下洞室群岩体结构特征、进行工程岩体质量评价和分类、评价围岩应 力重分布特征、研究围岩位移场状态、讨论洞室群之间的相互影响关系群洞效应、评价 地下洞室围岩整体稳定性，进而确定经济合理的施工、支撑、衬砌方式等，是现在亟待深 入研究并妥善解决的重要课题，在地下工程设计和施工阶段具有举足轻重的作用。 在此背景下，结合本人参与的国家电力公司成都勘测设计研究院委托中国地质大学武 汉的研究课题“大岗山水电站地下厂房洞室施工地质及围岩稳定性研究”，以大岗山水电 站地下洞室群为例，结合前人工作的成果，在对施工地质勘察原始资料整理和分析的基础 上，详细研究了地下洞室群围岩的岩体结构特征；针对大岗山地区广泛发育辉绿岩脉以及 由岩脉伴生的断层的地质特点，对现有围岩分类方案进行了细化和补充修正，提出了适用 于大岗山地区及类似地区的围岩分类指标计算体系；基于地下洞室群的群洞效应，运用解 析法研究了相邻洞室开挖后的应力及位移状态，探讨了相邻洞室相对大小和间距对围岩应 力场、位移场分布的影响；最后，应用数值模拟技术，模拟了地下厂房洞室群分步开挖的 应力、位移特征，评价围岩洞室群整体稳定性。论文的主要研究内容及研究方法如下 1大岗山水电站地下洞室群围岩岩体结构特征研究 通过对大岗山水电站已有勘察资料的搜集、整理和施工地质阶段工程现场的勘察、测 量以及原始地质资料的统计分析，对大岗山水电站地下洞室群区的岩体结构特征进行分析 研究。主要包括辉绿岩脉建造、几何特征研究；断层结构面特征研究；裂隙结构面特征研 究三个方面。 2大岗山水电站地下洞室群围岩分类研究 运用常用的围岩分类方法，即RMR分类、Q系统分类、HC分类和BQ分类，对大岗 山水电站地下洞室群围岩进行平行分类，并对分类结果进行相关性分析，最后得出围岩的 综合分类。根据综合分类结果和现场工程地质条件的吻合度情况，结合该地区广泛发育的、 影响围岩稳定的辉绿岩脉及岩脉伴生断层的特点，本论文选择国标工程岩体分级标准 BQ分类作为参照方案，对主要软弱结构面产状影响修正系数K2进行了细化和补充， 增加了辉绿岩脉影响修正系数K4，提出了适合该工程的围岩分类计算指标[BO]dgs的计算 公式，用以确定工程岩体的类别，并建立可视化计算程序，以便快速、方便的进行围岩分 类。 3大岗山水电站地下洞室群围岩应力、位移场解析法研究 在求解群洞效应本论文研究“双洞室效应”问题的Volterra级数理论、复变函数方 法、Schwarz交替法等理论研究的基础上，采用MATLAB7.1软件，编制计算机程序，对 大岗山水电站地下厂房的“主厂房-主变室”双洞模型进行应力、位移的解析计算，得出其应 力、应变规律，并将计算结果与单洞室条件下的求解结果进行比较分析。同时，基于双洞 室理论计算方法，讨论相邻洞室的间距、相对半径大小对洞室群稳定的影响，通过计算， 确定双洞情况下的最佳间距和最优半径比。 4大岗山水电站地下洞室群开挖数值模拟研究 运用ANSYS程序建立地下洞室群复杂的空间布置模型，并将模型导入FLAC3D中， 再运用FLAC3D三维有限差分法技术模拟地下洞室群在不同开挖方案下的分步开挖过程， 分析每步开挖后围岩的应力重分布特征及变形破坏趋势，进行群洞效应的影响分析。根据 不同开挖顺序下地下洞室群围岩应力-应变特征和塑性区变化情况，确定大岗山地下洞室群 的最优开挖顺序和方案，为设计、施工提供理论依据。 本论文通过系统的分析研究，得出的主要结论包括 1工程区基性脉岩具有多期贯入特征，在大岗山水电站地下洞室群区辉绿岩脉中蚀 变作用较为普遍，但普遍蚀变强度不大。辉绿岩脉与围岩接触关系主要为裂隙式接触。辉 绿岩脉沿NWW向最发育，其次为NNE向和NNW向；大岗山水电站地下洞室群区Ⅲ级 断层结构面一般都是沿岩脉发育，一般发育在岩脉的上下界面处或岩脉内部，构成围岩不 稳定边界。Ⅲ级断层结构面规模不大，延伸长度一般在100～150m之间，宽度在10～50cm 之间。Ⅲ级结构面以岩屑夹泥型结构面为主，沿NWW向最发育，其次为NNW向和NNE 向；大岗山地下洞室群区Ⅳ级结构面宽度在1～10cm之间，延伸长度一般在20～80m之 间。Ⅳ级结构面与Ⅲ级结构面不同，岩块岩屑型结构面所占比例最大，沿NWW向最发 育，其次为NNE向和NNW向；地下洞室群区Ⅴ级裂隙结构面平均间距大多数分布在0.1～ 0.6m之间，裂隙的延伸长度主要为1.0～3.0m，裂隙连通率一般在0.2～0.8之间。Ⅴ级结 构面在地下洞室群区有五组优势方位，其中以N70～88W/SW∠70～85、N10～ 20E/NW∠65～75为主，同时发育缓倾角结构面。地下厂房区无区域断裂切割，构造型式 以沿脉岩发育的挤压破碎带、断层和节理裂隙为特征。 2通过运用RMR系统分类、Q系统分类、HC分类和BQ分类方法对大岗山水电 站地下洞室群区的围岩进行平行分类，并对以上四种分类结果进行相关性分析，最终得出 大岗山岩体质量综合类别，即地下洞室群区围岩类别以Ⅱ类为主，占总段数的58％；Ⅲ 类围岩占24％；Ⅳ类围岩占18％；未见Ⅰ类、Ⅴ类围岩。由于分类结果和实际围岩类别差 异较大，本论文在BQ分类的基础上，对BQ分类体系中的主要软弱结构面产状影响修正 系数K2进行进一步细化，提出了主要软弱结构面产状影响修正系数K2；同时考虑地下洞 室群区辉绿岩脉发育的特点，增加了岩脉影响修正系数K4，提出大岗山水电站地下洞室群 区工程岩体质量分类标准[BQ]dgs，[BQ]dgs值和现场实际类别吻合率达73％，大岗山水电站 地下洞室群区围岩以Ⅲ类围岩为主，几条较破碎的岩脉为V类围岩。本论文还基于[BQ]dgs 计算公式建立了可视化程序“大岗山水电站地下洞室群围岩分类系统”。 3双洞模型下，对于主厂房而言，其围岩应力状态与单洞室条件下明显不同，由 于受到相邻洞室的影响，应力大小与两个洞室的大小、间距等因素有关。对于主交室而言， 由于受到主厂房的影响，洞壁应力值较大，且随着极坐标角度的变化，应力变化幅度较大， 主要原因是主厂房半径大于两倍的主变室半径，且两洞室相距较近，两个洞室之间的相互 影响强烈。而随着极坐标半径的增加，主厂房和主交室的径向位移有增加趋势，这是两个 洞室引起的位移相互叠加的效果。 利用双洞模型对相邻洞室间距的研究表明，当两个相邻洞室半径一定，如果两洞室紧 邻侧壁相距距离l大于2倍大洞室半径，则两个洞室壁周边围岩的应力变化受距离l的影 响较小；当l大于2倍大洞室半径之后，再通过增加洞室间距来减小围岩位移，效果将不 十分明显，从整体稳定性的角度考虑，两相邻洞室侧壁间距l应以大于大洞室半径的2倍 以上为宜。 利用双洞模型对相邻洞室半径大小关系的研究表明，两洞室半径之比不宜超过2即 R1/R2≤2，半径相差越大，小洞室的洞壁周边应力越大，稳定性越差。同时，当两洞室半 径之比不超过2R1/R2≤2时，洞室围岩位移变化不大，且位移也是在两洞室半径相等 R1R2时取最小值。如果两个相邻洞室圆心距c一定，为了保证洞室群的稳定，相邻洞 室的半径之比不应超过2，且小洞室的洞壁周边应力大于大洞室洞壁周边的应力值。 4FLAC3D有限差分数值分析结果表明在洞室开挖过程中，水平向应力主要集中 在洞室拱顶、有岩脉切割洞室处，以及连接洞侧壁处；竖直向应力主要集中在洞室拱顶及 洞室下端的角点处，沿岩脉易发生不稳定滑移或崩塌现象。在洞室开挖过程中，水平向最 大位移出现在三大洞室左右侧壁处，左右侧壁位移方向相反；竖直向最大位移主要出现在 三大洞室的拱顶，以及连接洞上侧壁处。 对比拟定的三种开挖顺序方案，分步开挖完成后，相比较而言，若按方案一施工，洞 室周边围岩应力、位移虽然较小，但是其第1步开挖仅开挖主厂房顶部，从施工工期角度 考虑，耗时较长；方案二与方案三中，洞壁周边应力、位移分布相差不大，但是，由于方 案三中第1步主厂房、主变室、尾调室顶部同时开挖，导致三大洞室之间岩墙中的应力、 位移较方案二偏大，从安全、工期等角度综合考虑，应力分布和位移变化情况显示，方案 二最优。再者，方案二的洞室群围岩中塑性区面积及塑性区体积相对较小，故开挖方案二 略优于方案一和方案三。方案二毛洞开挖完成后，洞周围岩位移、围岩应力扰动范围和破 坏区范围以及应力集中程度均较小，应力状态较优，且具有一定的超载安全储备，能够满 足地下厂房洞室群围岩整体稳定要求。若施工期采用方案二进行施工开挖，结合必要的围 岩支护措施，洞室群的整体稳定性将进一步提高，地下厂房洞室群施工开挖顺序推荐方案 二。 本论文的创新点主要有 1将岩脉作为围岩分类的影响因素之一，根据大岗山地下洞室群围岩中岩脉的发育 特征，考虑将岩脉作为一种结构面，并对其进行强度修正、产状修正和与围岩接触关系的 修正，提出辉绿岩脉影响修正系数K4；同时，对主要软弱结构面产状影响修正系数K2进 行了细化和补充，建立了适合本工程的围岩分类计算指标[BQ]dgs。 2基于Volterra级数理论、复变函数方法、Schwarz交替法，提出了大岗山水电站 地下洞室群的双洞计算模型，对双洞室的群洞效应进行了计算分析，得出了双洞相互影响 的作用规律；研究了双洞模型中两洞室间距、相对半径大小对围岩稳定的影响，确定了双 洞模型中两洞室的最佳间距和最佳相对半径大小，为地下洞室群的群洞效应研究提供了理 论依据。 关键词大岗山水电站；地下洞室群；稳定性；围岩分类；辉绿岩脉 10.会议论文 齐俊修.王连捷.刘风成.王薇.董诚 张河湾蓄能电站模型洞围岩位移反分析及预测研究 2006 张河湾抽水蓄能电站位于河北省井陉县测鱼镇甘陶河干流上.电站安装4台单级混流可逆式水泵水轮机组,总装机容量为1000 MW.地下厂房开挖尺寸 长宽高为151.123.448.3m.为进一步研究地下厂房围岩稳定性和优化设计参数,本研究在地下厂房近旁进行了模型洞围岩观测试验研究,依据模 型洞围岩收敛位移、钻孔多点位移、锚杆应力观测结果,进行了反分析,计算结果为水平应力为2.52～2.88MPa,应力比值0.7～0.8,弹性模量为26.0 GPa.依据反分析的围岩初始地应力及变形参数,对主厂房及主变室围岩位移及应力分布进行了预测,结果表明,围岩变形均较小,且与地下厂房围岩位移实 测值一致性较好. 本文链接 授权使用河南理工大学hnlg，授权号151d2cbe-cedd-43dc-8dac-9e1a01815dcb 下载时间2010年10月25日