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        基于數(shù)值模擬的某輸水隧洞監(jiān)測布置研究★

        2018-07-18 09:23:58何勇軍黃海燕
        山西建筑 2018年17期
        關(guān)鍵詞:洞段剪應(yīng)力隧洞

        張 佩 何勇軍 黃海燕

        (1.云南農(nóng)業(yè)大學水利工程學院,云南 昆明 650201; 2.南京水利科學研究院,江蘇 南京 210029)

        1 工程概況

        工程區(qū)位于滇中高原東北部,為構(gòu)造侵蝕、溶蝕中山,低山丘陵地貌,區(qū)內(nèi)山脈、水系呈近SN向及NE~SW向展布,與區(qū)內(nèi)主要構(gòu)造線基本一致。

        區(qū)內(nèi)地層出露較齊全,從元古界薊縣系到新生界第四系均有出露。工程建筑物場分布的地層除三疊系、白堊系外,寒武系~第四系地層均有分布。工程區(qū)以可溶巖為主,約占85%~90%;砂泥巖次之,約占5%~10%(其中泥巖類占8%左右),玄武巖約占5%。按巖石強度統(tǒng)計中硬、堅硬巖地層所占比例60%~70%,軟巖地層所占比例30%~40%。

        輸水隧洞主要工程地質(zhì)問題包括不良地質(zhì)洞段圍巖穩(wěn)定問題、涌水突泥涌砂問題及隧洞施工期間排水導致水文地質(zhì)條件改變而引發(fā)的其他環(huán)境地質(zhì)問題。根據(jù)地質(zhì)測繪和已有勘探成果資料分析,輸水隧洞主洞Ⅱ,Ⅲ類圍巖約占45%,其中Ⅱ類圍巖約占3%~5%,Ⅳ,Ⅴ類圍巖約占50%,其中Ⅴ類圍巖約占30%~35%,特殊不良地質(zhì)洞段約占5%。本文選取的計算斷面圍巖采用Ⅴ類圍巖。

        2 計算參數(shù)及模型建立

        計算圍巖參數(shù)及施工支護方案如表1,表2所示。

        表1 圍巖參數(shù)表

        表2 隧洞開挖及支護方案

        網(wǎng)格劃分大約4 090個單元,對隧洞襯砌應(yīng)力集中區(qū)域進行加密以較好地完成數(shù)據(jù)分析,而在計算數(shù)據(jù)梯度較小的遠端圍巖處劃分相對稀疏的網(wǎng)格以減少計算模型規(guī)模,隧洞及周圍圍巖所建模型如圖1所示。

        3 剖面計算結(jié)果分析

        3.1 應(yīng)力計算結(jié)果分析

        應(yīng)力計算結(jié)果表明,大主應(yīng)力計算最大值點有2個,最大剪應(yīng)力計算最大值點有2個,X-Y剪應(yīng)力計算最大值點有4個,分別在圖2~圖5中標示,可在此處設(shè)置監(jiān)測點。

        3.2 應(yīng)變計算結(jié)果

        根據(jù)計算結(jié)果,應(yīng)變值計算量級較小,不作為監(jiān)測點設(shè)置依據(jù),見圖6,圖7。

        3.3 位移計算結(jié)果

        根據(jù)水平及豎向位移計算結(jié)果,監(jiān)測點設(shè)置位置在圖8,圖9中標示。

        4 結(jié)語

        由應(yīng)力應(yīng)變及位移結(jié)果可得計算最大值點,對比工程斷面運行期監(jiān)測布置方案,驗證了監(jiān)測點布置的合理性和可靠性。

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