介紹了一種考慮地下洞室片幫、鉆孔剝落等巖體應(yīng)力型破壞特征為信息源,通過數(shù)值模擬智能反演方法預(yù)測(cè)高應(yīng)力大型地下洞室群圍巖局部應(yīng)力場(chǎng)的新思路。該方法將地下洞室群片幫、鉆孔剝落等應(yīng)力型破壞的位置、深度或者寬度進(jìn)行定量描述,以彈性模型計(jì)算獲得的常偏應(yīng)力大于巖體啟裂強(qiáng)度的范圍來表示應(yīng)力型破壞范圍,通過分析實(shí)測(cè)地應(yīng)力數(shù)據(jù)約束部分地應(yīng)力數(shù)量,然后采用智能數(shù)值反演方法得到其他的地應(yīng)力分量。采用該方法預(yù)測(cè)了白鶴灘水電站右岸地下廠房0+76斷面附近圍巖地應(yīng)力場(chǎng),反演獲得最大主應(yīng)力在34 MPa左右。通過其他部位巖體破裂的數(shù)值模擬和觀測(cè)結(jié)果對(duì)比,驗(yàn)證了地應(yīng)力場(chǎng)預(yù)測(cè)的合理性。 

【文章來源】：巖土力學(xué). 2020,41(12)北大核心EICSCD

【文章頁數(shù)】：12 頁

【部分圖文】：

0+76附近廠房與輔助洞出現(xiàn)的應(yīng)力型破壞Fig.7Stress-typefailureofrockmassincavernandauxiliarytunnelsnearchainage0+760+40m噴層開裂

第12期裴書鋒等：考慮洞室?guī)r體應(yīng)力型破壞特征的局部地應(yīng)力反演方法及應(yīng)用4099圖9玄武巖巖體片幫強(qiáng)度的確定Fig.9Determinationofspallingstrengthsofbasalts圖10三孔孔壁剝落處出現(xiàn)的巖芯餅化Fig.10Corediskingcorrespondingtobreakoutsinthreeboreholes別采用了單軸壓縮試驗(yàn)和常規(guī)三軸試驗(yàn)結(jié)果推斷而得，單軸抗壓強(qiáng)度為150～200MPa，得啟裂強(qiáng)度為60～80MPa。3個(gè)鉆孔中具有餅化特征的巖芯參見圖10，巖芯厚度基本在2.72±0.79cm，厚徑比為0.31±0.09，切向應(yīng)力與抗拉強(qiáng)度比值在7～8之間，玄武巖抗拉強(qiáng)度為6～9MPa[21]，計(jì)算得到最大切向應(yīng)力在42～72MPa。Jiang等[7]根據(jù)Hoek-Brown準(zhǔn)則得到的啟裂強(qiáng)度約為67.3MPa。故隱晶玄武巖啟裂強(qiáng)度可取為70MPa。3.5地應(yīng)力場(chǎng)智能反演根據(jù)3個(gè)鉆孔內(nèi)孔壁剝落的埋深及相鄰高程3在7～11.5MPa之間，且3小于覆重，故鉆孔剝落部位的3可假定為10MPa。主應(yīng)力坐標(biāo)系是由大地坐標(biāo)系先繞z軸順時(shí)針旋轉(zhuǎn)角（0o≤≤360o），再繞新的y′軸順時(shí)針旋轉(zhuǎn)角（90o≤≤90o），再繞第2次新的x′′軸順時(shí)針旋轉(zhuǎn)角（0o≤≤360o）而形成的。1、2、3、、、確定了一個(gè)主應(yīng)力狀態(tài)，主應(yīng)力旋轉(zhuǎn)的坐標(biāo)圖示參見圖11。通過分析可知為1的方位角，為1的傾角，故=58o，基于實(shí)測(cè)結(jié)果可得取值范圍為0o～18o。由實(shí)測(cè)的2和3的方位角都在90o～180o之間，根據(jù)3個(gè)主應(yīng)力的正交關(guān)系可判定在270o～360o之間?

傭叢誄Х坎煌??謔逼詰鈉?α?場(chǎng)分布。此時(shí)鉆孔剝落的中心方位角為146.2o，剝落寬度為21.1o，廠房I層頂拱應(yīng)力集中區(qū)位于上游側(cè)拱肩偏向正頂拱和上游側(cè)拱交界，廠房三層開挖后上游側(cè)拱應(yīng)力集中進(jìn)一步增強(qiáng)，廠房IV層開挖后0+76連接洞沿廠房軸線的應(yīng)力集中區(qū)位于正頂拱，而2#錨固洞應(yīng)力集中區(qū)位于上游側(cè)拱肩，說明此主應(yīng)力狀態(tài)基本反映了實(shí)測(cè)結(jié)果。3.6地應(yīng)力場(chǎng)驗(yàn)證采用應(yīng)變軟化模型進(jìn)行數(shù)值模擬正算，地下廠房III層開挖后k0+76斷面上游頂拱圍巖的塑性區(qū)深度接近9m，參見圖15，而現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)的巖體破裂深度達(dá)到了8.8m[22]，見圖16。數(shù)值模擬計(jì)算結(jié)果與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)結(jié)果較為接近，說明反演預(yù)測(cè)得到的地圖14鉆孔、廠房、錨固洞和連接洞圍巖偏應(yīng)力場(chǎng)（單位：MPa）Fig.14Deviatoricstressdistributionofborehole,cavern,anchoragetunnelandconnectingtunnel(unit:MPa)圖15地下廠房III層開挖后圍巖塑性區(qū)Fig.15PlasticzoneofrockmassafterexcavationoflayerIIINoneshear-nshear-pshear-nshear-ptension-pshear-pshear-ptension-ptension-nshear-ptension-pii5m(e)廠房四層開挖后連接洞剖面（距2#(d)廠房四層開挖后2錨固洞軸線2.5m）#錨固洞0+96剖面z/m68101214164442403836x/m1009080706050z/m26283032344442403836y/m1009080706050403025(a)鉆孔剝落(b)廠房一層開挖廠房0+76剖面(c)廠房三層開挖后廠房0+76剖面y/m0.150.100.050.000.050.100.150.150.1

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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