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软弱岩脉对隧洞影响的有限元计算分析.pdf人民河 RENMIN HUANGHE
人民茗河 RENMIN HUANGHE
GB／T 34103-2017标准下载第38卷第2期 （总第366期） 2016年2月10日出版
第38卷第2期 （总第366期） 2016年2月10日出版
坝体材料分区对面板堆石坝应力变形的影响 静，高志永90 运河工程坝坡失稳模糊风险评估研究·.· …·刘乃盛，李慧慧，廉斌 95 基于因子分析法的白水河滑坡响因素分析· .·欧光照，吴益平，张秋霞9 99 基于进化相关询量机的边坡安全系数估算罗亦泳，张豪，张立事. 103 挡土墙沿基底面抗滑稳定计算的讨论 黄岳文 108
含水率对黏土及沙土导热系数的影响 段妍，普华，郑强 114 废旧轮胎条与格栅加筋土剪切性能对比研究.·李丽华，崔飞龙，肖衡林，等117 款弱岩脉对某电站隧洞影响的有限元计算分析..·. ··黄士奎，张权121 锦屏二级水电站闸坝地基渗控处理技术杨进患，部菁，衰超樊，等126 相对密实度对砂卵殊石料强度影响的试验研究…潘政，朱俊高，方智荣130
替流灌溉农业节水技术模式研究与应用.·.···吴旭春，周和平134 宁夏灌区渡槽工程安全评价·.·· 顾靖超，陆立国，王永平，等139 有涡和无涡流道迷宫灌水器水力性能比较· ·麻江峰，李治勤142 低压孔口式膜灌袋水力特性研究 温随群，王国辉，张泽中，等145 示第五版新闻记者证年度核验通过人员名单公示.3 时 面青海祁连河谷 黑河源区 董保华 拨 封 二 高含沙水流远距高管道输送技术试验研究 本刊讯 三 《人民黄河》征蒋征订启事 封 底共生一 “大禹杯”水利公益广告创意（作品）大赛获奖作品 ..卫华设计
潜流灌溉农业节水技术模式研究与应用.· 吴旭春，周和平 134 宁夏灌区渡槽工程安全评价... ·顾靖超，陆立国，王永平，等139 有涡和无涡流道迷宫灌水器水力性能比较· 麻江峰，李治勤1 142 低压孔口式膜灌袋水力特性研究· 温随群，王国辉，张泽中，等 14.5 公 时 面青海祁选河谷 黑河源区 董保华 摄 封 二 高含沙水流远距高管道输送技术试验研究 本刊讯 封 三 《人民黄河》征征订启事 封 底共生一 “大禹杯”水利公益广告创意（作品）大赛获奖作品 葛卫华设计
第38卷第2期 2016年2月
Vol.38,No.2 Feb..2016
人民黄河 YELLOWRIVER
软弱岩脉对某电站隧洞影响的有限元计算分析
时某电站隧洞影响的有限
（国核电力规划设计研究院，北京100095）
计算方法及围岩安全判据
（1)隧洞计算的关键之一是开挖荷载的计算。根 据有限元理论，隧洞开挖边界的地应力释放荷载可通 过边界的应力条件通过数值积分得到[10)，ANSYS软 件提供了生死单元功能，从而使得开挖计算能够较方 便地实现。生死单元功能并不是在模型中重新生成新
的单元或将既有单元删除，而是当杀死单元时，将单元 的刚度系数乘以一个很小的数，从而使得该部分单元 如同空气单元一般，实现隧洞的开挖。采用此方法得 到的开挖释放荷载与有限元数值积分得到的释放荷载 是等价的。 （2）隧洞计算的关键之二是有限元强度折减法的 实现。有限元强度折减法11是通过折减岩土体材料 的强度参数来评价岩土体的安全储备，基于ANSYS软 件的APDL语言进行编程，能够实现计算过程中参数 的自动折减，从而实现强度折减法在ANSYS软件中的 自动实现。 （3）隧洞计算的关键之三是确定围岩安全判据。 有限元强度折减计算完成后，如何根据计算结果确定 安全系数？文献[12]对若干安全系数判据进行了研 究，包括有限元计算不收敛、塑性区贯通、特征点位移 突变等指标，其中特征点位移突变较为直观且具有 定的合理性.因而以该方法作为隧洞安全的判据。
有限元计算模型及计算参数
某电站尾水系统按两机一室一洞形式布置CECS 31-2017-T标准下载，隧洞 开挖断面尺寸较大（17.3m×18.7m），最大埋深达到 700m，地质条件复杂，尤其是隧洞段存在宽度（9m） 较大的岩脉，因而隧洞开挖后稳定性问题突出。有限 元计算中选取埋深约为500m的洞室段进行分析，岩
人民黄河2016年第2期开挖后的变形应力与无岩脉情况不同。从计算结果云图看，岩脉附近隧洞开挖后的位移及屈服情况发生明显变化。【）开挖后位移增量（单位：m）（a）开挖后位移增量（单位：m）（5）等效壁性应变图6岩脉在侧墙时尾水洞开挖后变形分布(5）量大主度力（举位：Pa）（s）开挖后位称增量（单位：m）（c）最小主度力（单拉：）(6）等效望性应变图7岩脉在底部时尾水洞开挖后变形分布从开挖位移看，当岩脉在顶拱时，尾水隧洞开挖后（d）等效塑性应变顶拱与岩脉交界位置开挖位移明显增大，最大值达7.2图4尾水洞开挖后的应力变形分布cm，较无岩脉时提高约25%，其他位置开挖位移与无岩脉时相比有变化，但变化幅度不大；当岩脉在侧墙时，隧洞开挖后岩脉对顶拱、侧墙以及底板的开挖位移均有影响，这些部位开挖位移明显增大，其中项拱处最大位移约为7.2cm，位置在顶拱偏向岩脉的一侧，而底板处最大位移达到5.9cm，位置在底板中部偏向岩脉（s）开挖后查荐增量（单位：m）一侧，侧墙位移也较无岩脉时明显增大；当岩脉在隧洞底部位置时，隧洞底板位置开挖位移明显增大，最大值达8.5cm，较无岩脉时增大约.75%，其他位置位移变化不大。从屈服破坏情况看，岩脉在顶拱时，岩脉与顶拱交界处出现局部较强烈的屈服破坏，而其他位置屈服情况与无岩脉时基本一致;岩脉在侧墙时，隧洞靠岩脉一（b）等数塑性应变侧的侧墙位置届服区深度增大且屈服程度明显增大；图5岩脉在顶拱时尾水洞开挖后变形分布123 ·
吉论： （1)岩脉对隧洞的开挖位移有影响，其中岩脉在 洪顶及底部时仅对岩脉与隧洞交界位置局部位移影响 明显，对其他区域开挖位移影响幅度较小；岩脉在侧墙 位置时，不仅侧墙开挖位移明显增大，而且顶拱及底板 靠近岩脉一侧开挖位移也明显增大。 （2)岩脉对隧洞开挖后的应力分布有影响，岩脉 位于拱顶时对开挖后应力分布影响不大，但岩脉局部 位置应力得到释放；岩脉位于侧墙时侧墙应力状态明 显改善，侧墙最大拉应力降低约50%；岩脉位于隧洞 底部时，开挖后底板拉应力大大降低，受拉区范围大大 减小。同时，岩脉位于侧墙及底板时顶拱的压应力均 有所增大。 （3)岩脉对隧洞稳定性有一定影响，其中岩脉位 于顶拱时顶拱的稳定性减弱，但整体安全系数仍较大： 岩脉位于侧墙时隧洞整体安全系数大大降低，为最不 利情况；岩脉位于底部时对隧洞整体稳定性影响不大。 （4)鉴于岩脉对隧洞的影响，施工开挖过程中须 对局部出现岩脉的位置加强支护。尤其当岩脉出现在 隧洞侧墙位置时，对隧洞稳定最为不利，除加强支护列 可考虑对岩脉进行注浆加固，以保证隧洞稳定性。
何四平刘琼芳.周绍红.小湾水电站施工总布暨J].云
11何四平.刘琼芳，周绍红.小湾水电站施工总布重
Finite Element Analysis of Influence on Tunnel
人民黄河2016年第2期
HUANG Shikui, ZHANG Quan
GBT35466-2017 建筑用木塑复合材料挥发性有机化合物(VOC)测定r Elestric Power Planning Design & Research Institute, Ben