›› 2016, Vol. 37 ›› Issue (8): 2391-2398.doi: 10.16285/j.rsm.2016.08.035

• 岩土工程研究 • 上一篇    下一篇

大型地下厂房块体稳定性简便分析方法

周扬一1,冯夏庭1,徐鼎平1,贺明武2   

  1. 1.中国科学院武汉岩土力学研究所 岩土力学与工程国家重点实验室,湖北 武汉 430071;2.中国长江三峡集团公司,北京 100038
  • 收稿日期:2014-07-22 出版日期:2016-08-11 发布日期:2018-06-09
  • 作者简介:周扬一,男,1987年生,博士研究生,主要从事复杂条件下大型地下洞室群稳定性方面的研究工作。
  • 基金资助:

    国家自然科学基金重点项目(No. 11232024);国家自然科学基金国际合作重大项目(No. 41320104005)。

A simplified analysis method of block stability in large underground powerhouse

ZHOU Yang-yi1, FENG Xia-ting1, XU Ding-ping1, HE Ming-wu2   

  1. 1. State Key Laboratory of Geomechanics and Geotechnical Engineering, Institute of Rock and Soil Mechanics, Chinese Academy of Sciences, Wuhan, Hubei 430071, China; 2. China Three Gorges Corporation, Beijing 100038, China
  • Received:2014-07-22 Online:2016-08-11 Published:2018-06-09
  • Supported by:

    This work was supported by the Key Program of National Natural Science Foundation of China(11232024) and the International Cooperation Program of National Natural Science Foundation of China(41320104005).

摘要: 块体是结构控制型岩体中常见的潜在危险源之一。利用极限平衡法及强度折减法两种方法计算了某在建特大型水电站地下厂房开挖揭露的部分块体的安全系数,并根据计算结果提出一种利用块体几何及力学参数判断其稳定性的简便图解方法,经现场监测数据验证计算结果可靠性可满足工程要求。研究表明,对同一块体而言,极限平衡法和强度折减法得到的安全系数以及对其稳定性的总体判别结果并不一致。强度折减法受软件算法及网格尺寸影响,结果偏于保守。简单块体的安全系数计算应以极限平衡法为主,而复杂形态块体的安全系数用强度折减法计算较为方便。利用垂向地应力、块体体积、最大角点深度及结构面等效强度等4个指标并结合块体稳定性判别分区图,可满足快速判断块体稳定性的需要。对于判别为不稳定的块体,应及时支护并考虑加强支护。研究成果可用于类似工程块体稳定性的快速分析。

关键词: 块体, 极限平衡法, 强度折减法, 安全系数, 稳定性判别

Abstract: Blocks are one of potential failure modes appeared mainly in structurally-controlled rock mass. Factors of safety (FoS) for blocks identified in underground caverns of a huge hydropower station are obtained using the limit equilibrium method and strength reduction method. A simple graphical method for stability analysis based on block parameters is proposed by the calculated FoS of the block, and the reliability of results is validated by in-situ monitoring data. It is found that the FoS values obtained by these two methods are inconsistent even for the same block, which thus further influence the stability judgment. Results obtained by the strength reduction method are conservative since it is affected by software algorithm realization and mesh sizes. FoS of simple blocks (i.e. blocks consist of 3 joints and excavation boundary) can be easily obtained by the limit equilibrium method, while FoS of complex blocks (i.e. blocks consist of more than 3 joints and excavation boundary) are more conveniently calculated by the strength reduction method. Four block parameters, namely vertical in-situ stress, block volume, the maximum vertex depth, and equivalent joint shear strength, in combination with the stability partition chart, are applied to assist in the stability judgment. Once blocks are determined as unstable, the proper support and reinforcement measures should be adopted promptly. These findings can be used to other cases with similar unstable problems of blocks.

Key words: block, limit equilibrium method, strength reduction method, factor of safety, stability judgment

中图分类号: 

  • TU 457

[1] 刘铁新, 李嘉琪, 邓建辉, 张正虎, 郑俊. 节理粗糙度对岩块体积的影响规律研究[J]. 岩土力学, 2023, 44(8): 2266-2275.
[2] 辛子朋, 柴肇云, 孙浩程, 李天宇, 刘新雨, 段碧英. 砂质泥岩峰后破裂承载特征与块体分布规律研究[J]. 岩土力学, 2023, 44(8): 2369-2380.
[3] 曹嘉祺, 王洪新, 王平, 孙德安, . 基于荷载结构法和强度折减法的人防工程安全性评估方法[J]. 岩土力学, 2023, 44(7): 2105-2114.
[4] 肖国峰. 改进的岩质凸块的超载储备极限平衡法[J]. 岩土力学, 2023, 44(2): 425-432.
[5] 张文莲, 孙晓云, 陈勇, 金申熠, . 基于岩体抗压强度折减的边坡稳定性分析方法[J]. 岩土力学, 2022, 43(S2): 607-615.
[6] 陈庆发, 龙恩林, 杨承业, 尹庭昌, 王贵宾, . 顶板对称固定块体最小固定面积松弛分析[J]. 岩土力学, 2022, 43(S1): 46-54.
[7] 徐方, 张期树, 冷伍明, 邓志龙, 董俊利, 刘思慧, . 基于附加应力扩散效应的新型预应力路堤 稳定性分析[J]. 岩土力学, 2022, 43(S1): 431-442.
[8] 高丙丽, 李铎, 李朗, 陈立成, 杨志法, . 基于坐标投影法岩质边坡块体稳定性 分析及其可视化研究[J]. 岩土力学, 2022, 43(1): 181-194.
[9] 杜崧, 肖明, 陈俊涛, . 洞室块体危险性分析的突变级数评价法研究[J]. 岩土力学, 2021, 42(9): 2578-2588.
[10] 陈栋, 李红军, 朱凯斌. 基于新主滑趋势方向的矢量和边坡稳定分析方法[J]. 岩土力学, 2021, 42(8): 2207-2214.
[11] 仉文岗, 王琦, 刘汉龙, 陈福勇, . 岩体空间变异性对隧道拱顶失效概率的影响[J]. 岩土力学, 2021, 42(5): 1462-1472.
[12] 章瑞环, 叶帅华, 陶晖. 基于改进极限平衡法的多级均质黄土边 坡稳定性分析[J]. 岩土力学, 2021, 42(3): 813-825.
[13] 卢锋, 仇文革, . 基于能量演化理论的多参数非等比例折减的 安全系数求解方法[J]. 岩土力学, 2021, 42(2): 547-557.
[14] 孙曦源, 衡朝阳, 周智, 张剑涛. 某超浅埋过街通道围岩压力的极限平衡求解方法[J]. 岩土力学, 2020, 41(S1): 312-318.
[15] 李英俊, 夏元友, 王智德. 地震作用下土钉支护边坡震后位移分析[J]. 岩土力学, 2020, 41(9): 3013-3021.
Viewed
Full text


Abstract

Cited

  Shared   
  Discussed   
[1] 王 刚,李术才,王明斌. 渗透压力作用下加锚裂隙岩体围岩稳定性研究[J]. , 2009, 30(9): 2843 -2849 .
[2] 介玉新,杨光华. 基于广义位势理论的弹塑性模型的修正方法[J]. , 2010, 31(S2): 38 -42 .
[3] 杨建民,郑 刚. 基坑降水中渗流破坏归类及抗突涌验算公式评价[J]. , 2009, 30(1): 261 -264 .
[4] 周 华,王国进,傅少君,邹丽春,陈胜宏. 小湾拱坝坝基开挖卸荷松弛效应的有限元分析[J]. , 2009, 30(4): 1175 -1180 .
[5] 叶 飞,朱合华,何 川. 盾构隧道壁后注浆扩散模式及对管片的压力分析[J]. , 2009, 30(5): 1307 -1312 .
[6] 罗 强 ,王忠涛 ,栾茂田 ,杨蕴明 ,陈培震. 非共轴本构模型在地基承载力数值计算中若干影响因素的探讨[J]. , 2011, 32(S1): 732 -0737 .
[7] 龚维明,黄 挺,戴国亮. 海上风电机高桩基础关键参数试验研究[J]. , 2011, 32(S2): 115 -121 .
[8] 汪成兵. 均质岩体中隧道围岩破坏过程的试验与数值模拟[J]. , 2012, 33(1): 103 -108 .
[9] 夏艳华 ,白世伟 . 基于水平集的复杂三维地层模型建模及在地下工程中的应用研究[J]. , 2012, 33(5): 1445 -1450 .
[10] 张春阳,曹 平,范 祥,林 杭,万琳辉. 高黏性铝土矿放矿流动性试验与微观力学研究[J]. , 2012, 33(6): 1653 -1659 .