复杂地质条件下超大型调压井开挖围岩稳定性分析

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1、四川大学硕士学位论文复杂地质条件下超大型调压井开挖围岩稳定性分析姓名：郝健申请学位级别：硕士专业：岩土工程指导教师：何鹏20060501摘要Y995141复杂地质条件下超大型调压井开挖围岩稳定性分析岩土工程专业硕士研究生郝健指导教师何鹏副教授复杂地质条件下大型调压井开挖围岩稳定性问题，力学模型复杂，影响因素众多，直接关系到水电站施工和运行的安全，是水电工程建设的重点问题和关键技术之一。岩体力学介质模型和围岩稳定性研究方法对稳定性分析结果起着决定性作用。本文以福堂水电站超大型调压工程为研究对象，综合运用块体理论和三维有限元数值仿真模拟对

2、调压井开挖围岩稳定性进行了研究。1．系统分析了福堂水电站超大型调压井各高程段围岩结构特征以及结构面、结构体的物理力学特性，确定了块体理论和三维有限元相结合的围岩稳定性研究方法。2．将圆形断面调压井圆柱形临空面等效转化为其内接正八棱柱面，分别按八个方位的边墙加以研究，使圆形断面调压井开挖临空面在全空间赤平投影图上得到了合理的表达，实现了调压井中下部块状结构围岩的随机块体分析。3．运用块体理论赤平投影法全面分析了调压井中下部块状结构围岩的可动块体及其结构面组成，确定了各种类型可动块体的运动形式，计算出了可能失稳块体和关键块体的静滑力和稳定

3、性安全系数。4．计算分析了井周各部位最大关键块体的形态、体积、埋深和重量，得出了中下部井周围岩稳定性结论和围岩变形位移总趋势，提出了围岩锚固设计建议方案。5．运用三维有限单元法，按照调压井设计施工方案和围岩支护措施，对调压井开挖施工过程进行了数值仿真模拟，分析了开挖施工各步骤围岩的位移、应力和塑性特征，研究了开挖旎工过程中围岩总体的位移、应力和塑性特征的变化特点，得出了围岩稳定性评价结论。■■，●．_lIIl●●。I摘要6．三维有限元数值仿真模拟所得到的井周围岩稳定性结论，与块体理论分析所得到的结论相结合，进行对比分析，判断复杂地质条

4、件下超大型调压井开挖围岩的稳定性和施工的安全性。关键词：调压井块体理论有限单元法锚固设计围岩稳定性摘要StabilityAnalysisofSurroundingRockduringLargeSurgeShaftExcavatingunderComplexGeologyPostgraduate：HaoJ／anTutor：Prof．HePengThesurroundingrockstabiliWduringlargesurgeshaftexcavatingundercomplexgeologyisottoofthekeyconsider

5、ationsinhydropowerengineering，duetoitscomplexmechanicalmodelandvariousinfluentialfactors．Thathowtodealwithitisseriouslyconnectedwithsafetyofexcavationandfuturecommercialoperation．Generallyspeaking，instudyingonsurroundingrockstability,analyzingmethodsandmechanicalmodelsa

6、dopteddeterminethecorrectdegreesoftheresult．BasedontimlargesurgeshaftengineeringofFutangHydropowerStation，blocktheoryand3-1)finiteelementmethodareusedtoanalyzethestab脚ofsurroundJng∞Dckduringthelargesurgeshaftexcavatingundercomplexgeology．1．Blocktheoryand3-Dfiniteelement

7、methodwel'eusedtOanalyzethestabilityofsurroundingrockduringthelargesurgeshaftexcavatingaftersystematicanalyzingch删sticsofthesurroundingrock．2．Duringthestudywithstereographieprojection,cylindricfreesurfaceofcircularsurgeshaftissimplyconvertedtoeightwalls．Thismakesitpossi

8、bletoanalyzetherandomblocksofsurroundingrockwithstercographieprojection．3．Withtheblocktheorystereographicproje