›› 2009, Vol. 30 ›› Issue (8): 2483-2488.

• 数值分析 • 上一篇    下一篇

基于强度折减原理的地下洞室群整体安全系数计算方法探讨

江 权,冯夏庭,向天兵   

  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,武汉 430071
  • 收稿日期:2008-10-22 出版日期:2009-08-10 发布日期:2011-03-14
  • 作者简介:江权,男,1978年生,博士,助理研究员,主要从事地下工程数值模拟、大型洞室群稳定性分析、工程地质灾害治理等方面的研究工作。
  • 基金资助:

    国家科技支撑计划项目(No. 2006BAB04A06);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开放基金(No. Z000701);国家自然科学基金委员会、二滩水电开发有限责任公司雅砻江水电开发联合研究基金项目(No. 50539090)。

Discussion on method for calculating general safety factor of underground caverns based on strength reduction theory

JIANG Quan,FENG Xia-ting,XIANG Tian-bing   

  1. State Key Laboratory of Geomechanics and Geotechnical Engineering, Institute of Rock and Soil Mechanics, Chinese Academy of Sciences, Wuhan 430071, China
  • Received:2008-10-22 Online:2009-08-10 Published:2011-03-14

摘要:

为解决大型地下洞室群的整体稳定性评价这一难题,吸收边坡强度折减有限元的优点,提出了基于强度折减技术的地下洞室群整体安全系数求解方法。该方法采用Mohr-Coulomb屈服准则,以洞室之间的等效塑性应变贯通作为洞室群整体失稳的临界判据。洞群整体安全系数计算是通过搜索折减系数F,将岩土材料的力学强度参数(黏聚力c和内摩擦角?)按F值折减代入数值计算中,使计算模型的洞室间正好出现明显的贯通性等效塑性应变来实现。拉西瓦水电站地下发电枢纽洞室群和锦屏二级水电站A、B辅助洞两个典型工程实例的整体安全系数计算表明,该方法可以便捷、客观地获得洞室群的整体安全系数,可为大型地下多洞室的稳定性评价和开挖与支护设计提供定量指标和科学依据。

关键词: 岩石力学, 地下洞室群, 安全系数, 强度折减, 稳定性分析

Abstract:

The safety of underground caverns is a key problem of large substructure work for designer. A new method to calculate the general safety factor of underground multi-cavern is put forward, which is based on the strength reduction technique. The method adopts the Mohr-Coulomb rule as the strength yield criterion and takes the transfixion of equivalent plastic strain in wall rock between caverns as the critical failure criterion of caverns. By reducing rock material strength parameters (cohesion c and friction angle φ) step by step, the general safety of caverns is obtained when the result of simulated excavation shows that the equivalent plastic strain of wall rock becomes transfixion, which is the critical state of caverns destabilization. In the course, the calculation program trends to emanate and the deformation of wall rock also tends to rise suddenly and sharply also. The Laxiwa underground hydropower plant, a large cavern group in the northwest China, consists of main powerhouse, auxiliary powerhouse, main transformer chamber, caudal shiplock chamber, tailrace tunnels, and so on. The high geostress and interaction of caverns lead to very serious stability problem. Using the underground caverns strength reduction technique, the general safety factor of Laxiwa underground caverns is gained, which is 1.45. The assistant tunnels of Jinping II hydropower plant are important tunnels also. The general safety factor, calculated by the method, is 1.73. Both of them prove that the method of underground caverns strength reduction technique is very useful for analyzing the general stability of caverns and design of substructure quantitatively.

Key words: rock mechanics, underground caverns, safety factor, strength reduction theory, stability analysis

中图分类号: 

  • TU 457
[1] 李剑, 陈善雄, 余飞, 姜领发, 戴张俊. 预应力锚索加固高陡边坡机制探讨[J]. 岩土力学, 2020, 41(2): 707-713.
[2] 张艳博, 孙林, 姚旭龙, 梁鹏, 田宝柱, 刘祥鑫, . 花岗岩破裂过程声发射关键信号时 频特征试验研究[J]. 岩土力学, 2020, 41(1): 157-165.
[3] 聂秀鹏, 逄焕平, 孙志彬, 谢松梅, 侯超群. 三维加筋边坡地震稳定性上限分析[J]. 岩土力学, 2019, 40(9): 3483-3492.
[4] 陈建功, 李 会, 贺自勇, . 基于变分法的均质土坡稳定性分析[J]. 岩土力学, 2019, 40(8): 2931-2937.
[5] 张海娜, 陈从新, 郑 允, 孙朝燚, 张亚鹏, 刘秀敏, . 坡顶荷载作用下岩质边坡弯曲倾倒破坏分析[J]. 岩土力学, 2019, 40(8): 2938-2946.
[6] 大久保诚介, 汤 杨, 许江, 彭守建, 陈灿灿, 严召松, . 3D-DIC系统在岩石力学试验中的应用[J]. 岩土力学, 2019, 40(8): 3263-3273.
[7] 张艳博, 梁鹏, 孙林, 田宝柱, 姚旭龙, 刘祥鑫, . 单轴压缩下饱水花岗岩破裂过程声发射 频谱特征试验研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(7): 2497-2506.
[8] 马秋峰, 秦跃平, 周天白, 杨小彬. 多孔隙岩石加卸载力学特性及本构模型研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(7): 2673-2685.
[9] 田军, 卢高明, 冯夏庭, 李元辉, 张希巍. 主要造岩矿物微波敏感性试验研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(6): 2066-2074.
[10] 陈峥, 何平, 颜杜民, 高红杰, 聂奥祥, . 超前支护下隧道掌子面稳定性极限上限分析[J]. 岩土力学, 2019, 40(6): 2154-2162.
[11] 金俊超, 佘成学, 尚朋阳. 基于应变软化指标的岩石非线性蠕变模型[J]. 岩土力学, 2019, 40(6): 2239-2246.
[12] 吴关叶, 郑惠峰, 徐建荣. 三维复杂块体系统边坡深层加固条件下稳定性及 破坏机制模型试验研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(6): 2369-2378.
[13] 苏国韶, 燕思周, 闫召富, 翟少彬, 燕柳斌, . 真三轴加载条件下岩爆过程的声发射演化特征[J]. 岩土力学, 2019, 40(5): 1673-1682.
[14] 王 宇, 艾 芊, 李建林, 邓华锋, . 考虑不同影响因素的砂岩损伤特征 及其卸荷破坏细观特性研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(4): 1341-1350.
[15] 李晓照, 戚承志, 邵珠山, 屈小磊, . 基于细观力学脆性岩石剪切特性演化模型研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(4): 1358-1367.
Viewed
Full text


Abstract

Cited

  Shared   
  Discussed   
[1] 姚仰平,侯 伟. 土的基本力学特性及其弹塑性描述[J]. , 2009, 30(10): 2881 -2902 .
[2] 王光勇,顾金才,陈安敏,徐景茂,张向阳. 全长粘结式锚杆加固洞室抗爆性能试验研究[J]. , 2010, 31(1): 107 -112 .
[3] 迟福东,王进廷,金 峰,汪 强. 土-结构-流体动力相互作用的实时耦联动力试验[J]. , 2010, 31(12): 3765 -3770 .
[4] 黄生根,张 健,张晓炜. 超大型箱涵顶进引起的地层位移规律研究[J]. , 2009, 30(2): 387 -392 .
[5] 艾智勇,成志勇. 层状地基中轴向受荷单桩的边界元法分析[J]. , 2009, 30(5): 1522 -1526 .
[6] 吴振君,葛修润. 求解边坡矢量和安全系数的条分法[J]. , 2009, 30(8): 2337 -2342 .
[7] 刘海宁,于怀昌,刘汉东,王思敬,王四巍. PS加固黄土力学特性试验研究[J]. , 2009, 30(S2): 93 -96 .
[8] 刘积魁 ,方 云 ,刘 智 ,刘建辉 ,王晓东. 钓鱼城遗址始关门破坏机制研究与 FLAC3D地震动力响应模拟[J]. , 2011, 32(4): 1249 -1254 .
[9] 徐海清 ,傅志峰 ,梁立刚 ,王国波 ,陈 梁. 列车荷载作用下紧邻垂直多孔隧道环境振动分析[J]. , 2011, 32(6): 1869 -1873 .
[10] 陈金刚 ,徐 平 ,张  ,李亚帮. 膨胀性充填裂隙峰前本构关系实验研究[J]. , 2011, 32(10): 2998 -3003 .