基于ABAQUS的大型地下洞室圍巖穩(wěn)定性分析.pdf

1、進入21世紀以來，我國的水能資源開發(fā)正處于前所未有的高速建設時期，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)生相應的地下洞室。大型地下洞室通常規(guī)模巨大、空間分布復雜、洞室所賦存的地質(zhì)條件也很復雜。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行的

2、安全穩(wěn)定性，具有重大的社會意義和巨大的經(jīng)濟效益。
　　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，在總結前人實測地質(zhì)資料及巖體各項試驗資料的基礎上，獲取圍巖及初始地應力等相關重要參數(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態(tài)變化過程進行了圍巖穩(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)、應力、位移的分布特征，以及各支護構件的軸向荷載分布特征這四項評價指標。
　　首先通過對比相同維度條件下加固與未加固之間評價指標的差異，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)、主應力的分布的影響，得到圍巖塑性區(qū)及應力的動態(tài)發(fā)展趨勢；重點對圍巖拱頂中心豎向位移進行了分析，得到分步開挖時各個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)、最小主應力和豎向位移這三個方面進行對比，得到維度不同的情況下模擬結果的差異；再將四種模型模擬計算出的拱頂內(nèi)部豎向位移與鉆孔多點位移計的實際監(jiān)測位移進行對比，進一步驗證了數(shù)值模擬結果的可靠性。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)敏感性進行計算分析，得到各個參數(shù)對工程中具有代表性的評價指標的敏感程度。并區(qū)分出影響計算結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