大跨度近距离地下洞室群围岩应力分布研究

大跨度近距离地下洞室群围岩应力分布研究 大跨度近距离地下洞室群围岩应力分布研 究 科技信息0建筑与 工程 路基工程安全技术交底工程项目施工成本控制工程量增项单年度零星工程技术标正投影法基本原理 oSCIENCE&TECHNOLOGYINFORMATION2011年第9期 大跨度近距离地下洞室群围岩应力分布研究 李检杨学远 (中铁隧道集团有限公司杭州分公司浙江杭州310030) 【摘要】随着国民经济快速发展,地下空间开发与利用日益增多,且向着大跨度多洞室深部方向发展,因此以大跨度近距离地下洞室群为 研究对象,研究其周围的应力分布具有代表性.在对其充分研究之前,总结目前研究现状,发现不足之处,为进一步探究打下基础. 【关键词】大跨度;近距离;地下洞室群;应力分布;地应力;解析法;数值模拟 O引言 :21世纪是地下工程大发展的时期,现代地下工程发展迅速,各种 舆型工程着名浩瀚.世界各国修建r大量的地下贮藏室,地下核电站, 地铁车站,地下体育场及公共没施.其建造技术得到不断革新.成绩令 人瞩目,但尚存在一些亟待研究解决的问题. 1研究历史与 方法 快递客服问题件处理详细方法山木方法pdf计算方法pdf华与华方法下载八字理论方法下载 在认识与探索地下洞室周围应力分布方面已有近日年的探索,20 世纪20年代以前,围岩稳定和围岩压力理论主要是占典的压力理沦 阶段.这类理论认为,作用在支护结构的压力主要是其上覆岩层的 重量.可以作为代表的有海姆,郎肯和金尼克理论.20世纪20年代, 我国地质学家李四光就指出:"在构造应力的作用仅影响地壳上层一 定厚度的情况下,水平应力分量的重要性远远超过垂直应力分量." 1958年瑞典工程师N.哈斯特(首先在斯堪的纳维亚半岛进行了地应 力测量工作.这些测量结果从根本上动摇了地应力是静水压力的理论 和以垂直应力为主的观点.随着开挖深度的增加,逐渐发现古典压力 理沦不符合实际情况,于是出现散体压力理论.代表性的有太沙基 和普氏理论.从20世纪5O年代后期就开始引用弹塑性理论来研究围 岩稳定问题.着名的芬纳一塔罗勃式和卡斯特奈公式就是这方面的代 表.20世纪60年代末出现了考虑支护与围岩共同作用的弹塑性理论 解,同时也出现了考虑围岩节理,裂隙的计算解. 目前,对地下洞室围岩应力分布研究主要有以下四种方法:解析 法,数值模拟,物理模拟,现场实测. 解析 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 法是指采用数学力学计算求取闭合解的方法.弹性,粘 弹性及弹塑性介质中圆形洞室的封闭解和椭圆形的弹性理论解通过 复变函数法町以求得,可直接运用到工程实际之中.对于其它形状f如 矩形,马蹄形等)洞室,可通过复变函数法求取近似解.解析法具有精 度高,分析速度快和宜于进行规律性研究等优点.所以在工程实践中 仍不失为一种基本的围岩稳定分析方法. 数值模拟:1966年里斯本召开第一届国际岩石力学会议,提出有 限元法对岩石力学的应用方面论文.1970年贝尔格莱德第二届国际 岩石力学会议公认有限元对岩石力学应用有优越性.地下洞室的计算 方法已由定性经验法发展到数值模拟法,其中两类方法贡献最大:一 为不连续体即块体法,将岩体分为一系列的块体,运用关键块法,DDA 法,不连续变形法,DEM,离散单元法对地下洞室围岩进行分析:二是 将围岩看成连续介质,即按弹塑性模型进行分析.一般分析在地应力, 渗水等作用下进行开挖时,对围岩稳定进行评定.计算机的运用为地 下洞室的计算开辟了新的道路. 物理模拟:大型地F洞室群同岩应力研究也伴随物理模拟,常用 的方法主要包括模型试验,离心试验和光测弹性法.其中模拟试验是 广泛应用的方法,它能较好地模拟岩体及工程的实际情况,还能模拟 多种支护结构的有效性.尽管地下工程围岩稳定性问题的研究始终与 模型试验相伴随,但是模型与实际工程问题的相似性是模型试验解决 问题的关键 现场实测:随着传感,数控,电子技术的发展,2O世纪7O年代以 来现场安全监测法作为现代地下工程了解分析围岩应力分布变化.随 时掌握工程变形,反馈现场信息,为探索地下洞室围岩应力分布规律 有十分重要作用.尤其新奥地利隧洞支护施工法产生后,现场实测作 用更为重要 2地下洞室围岩应力研究 地下空间的开挖.破坏了地层原岩的平衡状态,引起应力重新分 布.重新分布的力是引起一切地压显现的根本作用,是进行支护形式 和支护参数的设计的重要依据.而且随着人类发展需要,地下空间开 发向着大跨度高边墙多洞室深部方向发展,因此研究洞室周围的应力 分布十分必要. 1 】【『0(弹性);2一【『.(塑性); I一松塌区:?一塑性区:?一弹性区 图1地下洞室围岩弹塑性变形区及应力分布 一 般而言.影响地下洞室周围应力分布的因素主要有三大类:地 层物理力学性质,原岩应力场以及由于人类活动而产生的扰动.处在 地壳内部动态平衡的岩体内,洞室l1:程的人为开挖将改变其平衡状 态,致使洞室围岩一定深度范围内的地应力分布发生变化,使之重新 分布.人为扰动在洞室形成过程中举足轻重,而洞室形成后二次应力 分布则是关注重点.地层物理力学性质,原岩应力场决定初始应力,人 类活动而产生的扰动影响开挖附加应力,共同决定了洞室周围应力 布. 3大跨度近距离地下洞室群围岩应力研究现状 水电工程的建设对岩石力学的发展有着巨大的促进作用,而与其 他工程领域的大型地下洞室不同.许多水电工程需开挖大量的大跨 度,高边墙的近距离洞室群,尺度大,形状特殊,数量多,相互影响.因 此围岩应力分布规律与其他洞室不同,将更为复杂.在研究其它岩土 工程的基础上,进行专门的研究必将对认识地下空间应力分布,明确 机理,掌握规律,指导地下工程实践有十'分重要作用. 以目前岩石力学发展水平,对水电工程单一一般规模洞室.洞室 群研究以数值模拟为主兼有物模,尤其是圆形洞室理论分析十分明 确,而对于大跨度高边墙洞室群主要是围岩分类法,数值分析.大型地 下厂房洞室群围岩稳定分析,应用DEC法大型洞塞群动态分析,数值 分析地下洞室群间相互影响,DDA方法在复杂地质条件下地下厂房 围岩变形与破坏特征分析中的应用研究.数值分析法在水电工程地下 洞室应用成为主流,中西部大型地下水电站溪洛渡,向家坝,瀑布沟, 大岗【h,锦屏等在建于规划中的水电站都已用数值模拟进行分析,优 化施工方法,了解围岩应力分布,分析地下结构变形破坏机制,指导围 岩支护设计起到十分可观效果.但是由于其简化了地质原型很难达到 与实际十分吻合.而在物理模拟方面目前在大型地下洞室群三维地质 力学模型试验中隐蔽开挖模拟系统的研究和设计,高地应力条件下的 圆形洞室开挖模型试验,探讨控制因素,破坏形式,效果良好. 4结论 近年来,随着国家能源结构的转变,西部大开发(下转第207页) 科技信息0建筑与工程0SCIENCE&TECHNOLOGYINFORMATION2011年第9期 照权属调查的结果进行测绘. (5)公路,街道,河流,沟渠,池塘,公共绿地及相应名称一般应予 以表示,道路通过的主要桥,涵均应绘出,河流应绘流向符号. (6)独立地物:主要表示纪念碑,塑像雕塑,牌坊,塔,烟筒等,公园, 工厂,机关,学校,住宅等较大的宗地. (7)电力线,通讯线一般不表示,但有塔位的高压线,其塔位应表 示. (8)行政界线按实际位置绘出,当行政界线与界址线重合时,行政 界线在界址线两侧跳绘. 3.3.2编辑房地平面图 首先在AutoCAD环境下.按宗地绘出界址点,房屋:然后标注宗地 所在图幅号,坐落,地籍号,地类号,界址边长,邻宗地籍号及邻宗界址 示意线,房屋层数,编号等; 3.3.3编辑地籍图 本调查区地籍测量工作采用南方Cass7.1进行全野外采集,数字 化成图.首先以街坊为单位将编辑好的各个街坊,各个街道的房地平 面图进行拼接;其次将野外采集的道路,河流,绿地和相应的地理名称 等地理要素与之叠加形成地籍图;然后各相关要素按"地籍图式"分类 及代码分别编码,并分层管理;最后按照标准进行地籍图的分幅和编 号,输出地籍图. 3.4内业面积计算,统计 3.4.1宗地面积计算 首先将外业采集的测绘数据传输到计算机内.使用中地公司的 MapGIS6.7软件进行内业处理形成图形文件.根据外业调查表将界址 点连线,进行面积提取,然后将宗地属性信息录入到计算机,包括:名称, 单位性质,土地来源,宗地四至,土地坐落,房产证号,土地证号,土地 用途,建筑占地,建筑面积,结构,建筑年代,宗地面积,共用宗地分摊 信息等;最后提取界址点坐标成果表,房地平面图. 3.4.2面积分类统计 根据行政界线计算各街道面积,集体土地面积,城镇交通用地面 积,汇总出每个街道全部宗地的土地分类面积. 4数字化地籍测量的优点 数字化地籍测量是一种先进的地籍测量方法,其特点主要表现在 以下几个方面: 4.1自动化程度高.由于采用全站仪在野外采集数据洎动记录存储. ,而且有 并可直接传输给计算机进行处理,绘图,不但提高了:作效率利于后续信息管理工作. 4.2精度高.数字化地籍测量的精度主要取决于对界址点或地物点 的数据采集精度,而其他因素的影响,如微机数据处理,面积统计,自动 绘图等,其误差对地籍测量成果的影响都很小. 4.3整体性强.采用解析法测定点位坐标依据的是测量控制点.当测 区整体控制网一旦建立,就可以在整个测区内的任何位置进行实测和 分组作业,成果可靠性强,精度均匀一致,并且便于检查和及时恢复被 损坏的界址点. 5应用方向 数字地籍图能全面应用,地籍信息完整地覆盖每一个区域,在所形 成的数字图形上详细记载每块土地及其附着物的基本情况,包括权 属,数量,质量,权利,用途,性质等基本信息及其空间分布情况.它不 但为实现土地的经济价值,保护使用者的合法权益服务,还为政府部 门制定经济发展目标,土地管理政策,环境保护政策,深化土地使用制 度的改革等宏观决策提供基础资料和科学依据.综合起来有以下几个 应用方向: 5.1为地籍图的修补,变更提供方便.由于界址点和地物点(如房角 点1均是用全站仪直接采集其坐标值,所以其精度相同,在日常地籍的 修测,补测中,即使没有控制点,也可以利用界址点,地物点的坐标值后 方交会测站点,从而保证了地籍图修测,补测的精度,同时也提高了工 作效率,减少补测控制点的麻烦. 5.2提供地理信息基础数据.由于应用现代测量技术,其既包含图形 信息,又包含属性信息,精确表达了某一地块(或宗地)和建筑物,构筑物 的位置,面积,质量和权属界限在空间上的相互关系,为地理信息系统 的建立奠定了基础. 5.3为土地利用规划服务.为各类土地利用规划(包括土地利用总体 规划,城市规划,村镇规划等1提供基础资料.使土地利用规划与地块的 权属和利用现状密切地结合在一起,不但加快了规划编制速度.而且使 规划编制更加科学,切合实际,并且可使规划的实施成本降低. 5_4为产权保护服务.由于土地本身具有占有和使用的关系.尤其地 籍调查和测绘是国家政策支持下依法进行的行政行为.所形成的地籍 ,现实性等特征,因而使其能为在以土地及其 信息具有法律性,精确性 附着物为主题的产权活动中提供图形,数据和法律依据,从而避免了 较多的财产纠纷.保证良好的社会秩序. 5.5为经济服务.利用地籍图提供的土地及附着物的质量 评价 LEC评价法下载LEC评价法下载评价量规免费下载学院评价表文档下载学院评价表文档下载 数据 和图形信息,结台国家和地方的有关法律,法规,使地块及其建筑物的 评估更加合理,为有偿出让和转让,征收税费等以土地及附着物为主 体的经济活动提供准确,可靠的资料,洞察房地产市场状况.有助于经 济的稳定. 5.6为社会管理服务.由于地籍的地理性原因,在公安,消防,邮政等 以土地其附着物为研究对象的研究和管理部门都可充分利用地籍 资料,为他们的工作提供资料或决策服务. 5.7为政府决策服务.政府部门利用地籍信息制定土地政策,进行土 地使用制度改革等方面的决策,也包括政府部门对经济发展,环境保 护,人类生存以及个人或组织投资等方面的决策. 【参考文献】 l1]GB/T17986房产测量 规范 编程规范下载gsp规范下载钢格栅规范下载警徽规范下载建设厅规范下载 『s1. 【2JTD1001—93城镇地籍调查规程『s1. [3]詹长根.地籍测量学『M1.北京:测绘出版社,2001. [4]韩晓娜.数字化地籍测量在城镇地籍调查中的应用探讨fJ1.北京:测绘通报 2006 [责任编辑:曹明明] (上接第205页)的战略实施水电,公路,铁路大发展,地下工程越来越 多,人们从实践中学习,运用各种手段分析与明确地下工程围岩应力 分布特征,寻找控制手段,而大跨度近距离地下洞室群的兴建远远超 过了目前岩石力学理论的发展水平,理论滞后于实践 总结前人研究成果,有以下几点认识: (1)对大跨度近距离地下洞室群围岩应力分布用数值模拟普遍. 对于围岩应力分布的趋势把握较为准确,对设计,施工预测洞室变化 有其优越性,但尚未达到精确的水平. (2)而现场监测作为时时监测,对设计检测,反馈洞室周边信息, 做出新的调整,有着不可替代的作用. (3)物理模拟已达到模拟岩体的物理力学性能以及节理裂隙等构 造情况,不同开挖方式对洞室群间相互影响程度,还能考虑围岩与支 护结构之间的共同作用,应用较为广泛 (4)解析法由于洞室群几何形状限制,埋深等条件限制.目前在地 下洞室群中应用较少,但是,解析法相对于数值模拟等其他方法.尤其 独特优势,其精确度高于数值模拟,分析速度快,宜于进行规律性研 究,对于总结与归纳大度近距离地下洞室群应力分布规律,推动理 论发展有着重大作用. 【参考文献】 [1]梁礼绘.高埋深地下洞室围岩稳定性及支护结构研究[D].天津:天津大学 20o6. [2]童伟.大型水电工程地下洞室群工作性态研究[D].南京;河海大学,2006. [3]徐志英.岩石力学[M]一E京:水利水电出版社,l993. 作者简介:李检(1983一),男,湖南长沙人,本科,助理I程师,现主要从事 I程技术管理方面的I作. 杨学远(1987一),男,贵州仁怀人,本科,助理I程师,现主要从事I程技术 管理方面的I作. [责任编辑:张慧] 207