Dynamic design method for deep tunnels in hard rock

序

前言

1 绪论

1.1 研究意义

1.2 锦屏二级水电站深埋引水隧洞和排水洞

1.2.1 工程总体布置

1.2.2 地质条件

1.2.3 施工情况

1.2.4 主要工程问题

1.2.5 需要研究解决的问题

1.3 研究现状

1.3.1 地应力场的识别

1.3.2 硬岩变形破坏机理试验研究

1.3.3 硬岩力学模型研究进展

1.3.4 硬岩强度准则研究进展

1.3.5 深埋隧洞(道)稳定性分析与设计方法

1.4 主要研究思路和内容

2 深埋硬岩隧洞动态设计方法

2.1 引言

2.2 岩石力学分析方法与岩石工程设计流程

2.2.1 岩石力学分析方法

2.2.2 岩石工程设计流程图

2.3 深埋硬岩隧洞的动态设计方法

2.3.1 深埋硬岩隧洞设计目标

2.3.2 场地、岩体和工程特征与约束条件识别

2.3.3 深埋硬岩隧洞全局设计方法策略建立

2.3.4 深埋硬岩隧洞分析设计方法和软件确定

2.3.5 深埋硬岩隧洞初步设计建立

2.3.6 深埋硬岩隧洞集成模型与反馈分析

2.3.7 深埋硬岩隧洞最终设计与验证

2.4 深埋硬岩隧洞设计技术审查方法

2.4.1 地应力场分析技术审查方法

2.4.2 岩石力学试验技术审查方法

2.4.3 深埋工程开挖过程现场原位综合观测试验技术审查方法

2.4.4 深埋硬岩隧洞数值分析技术审查方法

3 强烈构造背景区深埋长隧洞沿线地应力场分布规律识别方法

3.1 引言

3.2 具有强烈构造背景的深埋穿山隧洞沿线地应力场分析方法

3.2.1 基于构造地质、地形地貌分析的宏观地应力分析方法

3.2.2 基于多技术手段多源信息的局部地应力集成分析方法

3.3 锦屏二级水电站引水隧洞工程区地应力场宏观分布规律分析

3.3.1 工程区地质构造特征

3.3.2 工程区构造运动特征

3.3.3 工程区构造应力场的方向

3.3.4 地形对锦屏二级水电站引水隧洞沿线地应力场分布的影响

3.3.5 引水隧洞沿线地应力场的类型

3.4 锦屏二级水电站引水隧洞沿线局部洞段的地应力分析

3.4.1 锦屏二级水电站地质探洞和辅助洞的地应力测试成果分析

3.4.2 基于地应力测试成果的三维回归分析

3.4.3 基于现场围岩破坏和测试数据的地应力大小和方向分析

3.5 锦屏二级水电站隧洞沿线典型洞段地应力的验证

3.5.1 引水隧洞、辅助洞和施工排水洞横剖面

3.5.2 连接支洞和施工支洞横剖面

3.5.3 验证结果

3.6 地应力场分析技术审查

3.7 小结

4 高应力强卸荷下硬岩变形破坏机制及其力学模型

4.1 引言

4.2 高应力下硬岩加卸荷试验研究方法

4.2.1 硬岩三轴循环加卸轴压试验方法

4.2.2 硬岩三轴围压卸荷试验方法

4.2.3 硬岩真三轴加卸荷试验方法

4.2.4 硬岩加卸荷试验与力学模型研究思路

4.3 深埋大理岩加、卸荷变形和破坏规律

4.3.1 深埋大理岩典型变形破坏特征

4.3.2 深埋硬岩强度特性

4.3.3 深埋大理岩力学参数演化规律

4.4 深埋大理岩围压卸荷下变形破坏机制

4.4.1 卸荷速率控制机制

4.4.2 卸荷初始损伤控制机制

4.4.3 卸荷路径控制机制

4.4.4 卸荷试验研究的工程指导意义

4.5 硬岩强度准则

4.5.1 不同应力路径下硬岩强度共性特征

4.5.2 广义多轴应变能准则基本理论

4.5.3 广义多轴应变能强度准则验证

4.5.4 GPSE强度准则Mohr参数表示形式

4.5.5 关于GPSE准则的一些讨论

4.6 硬岩弹塑性硬化软化模型

4.6.1 屈服准则、塑性势函数及加卸载条件

4.6.2 硬化-软化规律

4.6.3 GPSEdshs本构模型的数值实现

4.6.4 GPSEdshs本构模型验证

4.7 三轴压缩加卸载试验技术审查

4.8 小结与讨论

5 深部围岩裂化过程的原位综合观测试验

5.1 引言

5.2 深埋硬岩隧洞围岩裂化过程原位综合观测试验方法

5.2.1 基本原则和思想

5.2.2 围岩变形测试方法

5.2.3 岩体裂隙演化规律原位观测方法

5.2.4 岩体弹性波测试方法

5.2.5 围岩破裂声发射测试

5.2.6 深埋硬岩隧洞围岩裂化过程原位综合观测试验方法

5.3 深埋硬岩隧洞开挖围岩裂化过程的原位综合观测试验

5.3.1 试验洞群工程地质条件和基本情况

5.3.2 原位试验方案与监测设施布置

5.4 深埋硬岩隧洞裂化过程原位综合观测试验结果与分析

5.4.1 TBM掘进隧洞原位综合观测试验结果与分析

5.4.2 钻爆法施工隧洞原位测试结果与分析

5.5 现场原位综合观测试验技术审查

5.6 深埋硬岩隧洞围岩裂化过程机制分析

5.6.1 开挖损伤区大小影响因素与规律

5.6.2 开挖损伤区形成演化与施工的关系

5.6.3 深埋硬岩隧洞裂化过程的长期时效特征分析

5.6.4 深部岩体岩芯饼化特征

5.6.5 深埋硬岩隧洞裂化过程机制分析及总体认识

6 深埋硬岩隧洞(道)稳定性分析与支护设计方法

6.1 引言

6.2 深埋硬岩隧洞(道)围岩裂化过程和程度分析与评价方法

6.2.1 深埋硬岩隧洞(道)围岩稳定性数值模拟方法

6.2.2 破坏接近度(FAI)的基本理论及应用方法

6.2.3 基于松动圈-位移增量的高地应力地下工程岩体力学参数智能反演方法

6.3 深埋硬岩隧洞(道)破坏模式分类及调控策略

6.3.1 深埋硬岩隧洞(道)破坏模式分类原则

6.3.2 深埋硬岩隧洞(道)破坏模式分类

6.3.3 典型破坏模式的发生机理

6.3.4 典型破坏模式的调控策略

6.4 深埋硬岩隧洞(道)锚杆支护设计方法

6.4.1 研究思路

6.4.2 砂浆锚杆的加固机理分析

6.4.3 锚杆-围岩复合结构体的力学参数确定方法

6.4.4 砂浆锚杆加固效果的数值模拟方法

6.4.5 永久锚杆支护设计

6.4.6 锚杆参数对围岩稳定性的影响

6.5 深埋硬岩隧洞衬砌支护设计方法

6.5.1 衬砌模拟方法

6.5.2 深埋硬岩隧洞运行期衬砌安全性分析方法

6.6 锦屏二级水电站引水隧洞施工前围岩稳定性分析、预测与控制

6.6.1 施工前岩体力学参数反演

6.6.2 施工前隧洞最小安全间距分析

6.6.3 施工前典型洞段围岩稳定性分析与预测

6.6.4 施工前典型洞段支护参数优化

6.6.5 引水隧洞衬砌结构安全性分析与评价

6.7 深埋隧洞围岩稳定性分析与支护设计优化技术审查

6.8 小结

7 深埋硬岩隧洞围岩稳定性动态反馈分析、预测与调控方法

7.1 引言

7.2 深埋硬岩隧洞围岩稳定性的动态反馈分析、预测与调控方法

7.3 锦屏二级水电站引水隧洞施工期典型洞段围岩稳定性动态反馈分析、预测及调控

7.3.1 施工期典型洞段地质条件推测

7.3.2 施工期典型洞段地应力及岩体力学参数

7.3.3 相邻隧洞围岩的稳定性

7.3.4 待开挖洞段围岩稳定性分析与预测

7.3.5 待开挖洞段可能的破坏模式及支护控制建议

7.3.6 典型洞段推测地质条件与实际揭露情况对比

7.3.7 典型洞段开挖后揭露的围岩稳定性与预测结果的对比

7.3.8 典型洞段开挖后实际实施支护控制效果评价

7.3.9 典型洞段开挖后地应力及岩体力学参数的复核

7.4 锦屏二级水电站引水隧洞围岩稳定问题现场动态调控的典型案例

7.4.1 引(4)13+800洞段断面北侧边墙围岩稳定性动态调控

7.4.2 TBM施工隧洞不良地质段围岩变形问题分析及调控

7.4.3 TBM恢复洞对4*隧洞围岩稳定性的影响及调控

7.5 锦屏二级水电站深埋隧洞围岩稳定性动态反馈分析与调控的总体效果

7.6 深埋隧洞围岩动态反馈分析与设计优化技术审查

7.7 小结与讨论

参考文献

彩图