高應(yīng)力大型地下洞室群設(shè)計(jì)方法

目錄
序
前言
第1章 緒論 1
1.1 大型地下洞室群發(fā)展概況 1
1.2 大型地下洞室群的復(fù)雜地質(zhì)環(huán)境條件 3
1.3 高應(yīng)力大型地下洞室群穩(wěn)定性分析與優(yōu)化設(shè)計(jì)的研究進(jìn)展 10
1.3.1 高應(yīng)力強(qiáng)卸荷下大型地下洞室群圍巖變形破壞機(jī)制 10
1.3.2 高應(yīng)力大型地下洞室群圍巖穩(wěn)定性分析方法 12
1.3.3 高應(yīng)力大型地下洞室群優(yōu)化設(shè)計(jì)方法 14
1.3.4 高應(yīng)力大型地下洞室群監(jiān)測(cè)預(yù)警方法 15
1.3.5 高應(yīng)力大型地下洞室群圍巖動(dòng)態(tài)反饋與優(yōu)化控制技術(shù) 16
1.4 本書主要內(nèi)容 17
參考文獻(xiàn) 18
第2章 高應(yīng)力大型地下洞室群工程設(shè)計(jì)方法 23
2.1 巖石工程設(shè)計(jì)方法 23
2.1.1 巖石工程流程式設(shè)計(jì)方法 23
2.1.2 模型與方法矩陣分類方法 25
2.2 高應(yīng)力大型地下洞室群七步流程式設(shè)計(jì) 28
2.3 技術(shù)審查方法 34
2.3.1 大型地下洞室群工程區(qū)場(chǎng)地特征與約束條件分析審查方法 34
2.3.2 大型地下洞室群室內(nèi)巖石力學(xué)試驗(yàn)技術(shù)審查方法 35
2.3.3 大型地下洞室群原位觀測(cè)設(shè)計(jì)審查方法 36
2.3.4 大型地下洞室群穩(wěn)定性動(dòng)態(tài)優(yōu)化設(shè)計(jì)的數(shù)值分析審查方法 38
參考文獻(xiàn) 39
第3章 高應(yīng)力大型地下洞室群典型工程 40
3.1 白鶴灘水電站地下洞室群 40
3.1.1 工程概況 40
3.1.2 廠址區(qū)域洞室群結(jié)構(gòu)特征與工程地質(zhì)條件 43
3.1.3 導(dǎo)流洞室群結(jié)構(gòu)特征與工程地質(zhì)條件 45
3.1.4 主要穩(wěn)定性風(fēng)險(xiǎn)與設(shè)計(jì)難題 50
3.2 拉西瓦水電站地下洞室群 52
3.2.1 工程概況 52
3.2.2 廠址區(qū)域主要工程地質(zhì)條件 54
3.2.3 主要穩(wěn)定性風(fēng)險(xiǎn)與設(shè)計(jì)難題 56
3.3 錦屏二級(jí)水電站地下洞室群 57
3.3.1 工程概況 57
3.3.2 廠址區(qū)域主要工程地質(zhì)條件 59
3.3.3 主要穩(wěn)定性風(fēng)險(xiǎn)與設(shè)計(jì)難題 62
3.4 雙江口水電站地下洞室群 64
3.4.1 工程概況 64
3.4.2 廠址區(qū)域主要工程地質(zhì)條件 65
3.4.3 主要穩(wěn)定性風(fēng)險(xiǎn)與設(shè)計(jì)難題 65
參考文獻(xiàn) 68
第4章 高應(yīng)力大型地下洞室群巖石力學(xué)試驗(yàn)與原位測(cè)試方法 69
4.1 工程區(qū)巖體三維地應(yīng)力場(chǎng)識(shí)別方法 69
4.1.1 工程區(qū)巖體三維地應(yīng)力測(cè)量方法 69
4.1.2 工程區(qū)巖體三維地應(yīng)力反演分析流程 73
4.1.3 基于巖體應(yīng)力型破壞的地應(yīng)力特征估計(jì)方法 75
4.1.4 深切河谷區(qū)巖體三維地應(yīng)力場(chǎng)非線性反演分析方法 77
4.1.5 實(shí)例分析：白鶴灘水電站右岸廠址區(qū)域三維地應(yīng)力反演分析 80
4.2 高應(yīng)力大型地下洞室群圍巖變形破壞機(jī)制試驗(yàn)方法 91
4.2.1 高應(yīng)力大型地下洞室群圍巖取樣方法 92
4.2.2 高應(yīng)力大型地下洞室群圍巖變形破壞機(jī)制的真三軸試驗(yàn)方法 95
4.2.3 高應(yīng)力大型地下洞室群軟弱構(gòu)造帶變形破壞機(jī)制的室內(nèi)試驗(yàn)方法 97
4.3 高應(yīng)力大型地下洞室群圍巖原位破裂與松弛測(cè)試方法 106
4.3.1 高應(yīng)力大型地下洞室群圍巖內(nèi)部破裂的數(shù)字鉆孔攝像測(cè)試方法 106
4.3.2 高應(yīng)力大型地下洞室群圍巖微破裂的微震監(jiān)測(cè)方法 109
4.3.3 高應(yīng)力大型地下洞室群圍巖松弛的聲波測(cè)試方法 113
4.4 高應(yīng)力大型地下洞室群圍巖典型破裂模式的監(jiān)測(cè)設(shè)計(jì)方法 115
4.4.1 高應(yīng)力大型地下洞室群圍巖深層破裂觀測(cè)設(shè)計(jì) 115
4.4.2 高應(yīng)力大型地下洞室圍巖片幫破裂觀測(cè)設(shè)計(jì) 115
4.4.3 軟弱構(gòu)造帶影響下洞室圍巖卸荷變形破壞原位觀測(cè)設(shè)計(jì) 119
4.4.4 柱狀節(jié)理巖體大深度時(shí)效卸荷松弛原位綜合監(jiān)測(cè)設(shè)計(jì) 124
參考文獻(xiàn) 126
第5章 高應(yīng)力大型地下洞室群穩(wěn)定性分析與優(yōu)化設(shè)計(jì)方法 128
5.1 高應(yīng)力大型地下洞室群圍巖破壞準(zhǔn)則與力學(xué)模型 128
5.1.1 高應(yīng)力硬巖真三軸破壞準(zhǔn)則 129
5.1.2 高應(yīng)力大型地下洞室群巖體彈脆塑性力學(xué)模型 130
5.2 巖體破裂程度評(píng)價(jià)指標(biāo) 132
5.2.1 描述巖體破裂深度與程度的破壞度指標(biāo) 132
5.2.2 巖體破裂程度應(yīng)用方法 133
5.3 大型地下洞室群三維數(shù)值計(jì)算分析方法 135
5.3.1 高應(yīng)力下復(fù)雜地質(zhì)結(jié)構(gòu)和大型地下洞室群三維建模概化方法 135
5.3.2 大型地下洞室群巖體力學(xué)模型選擇與參數(shù)賦值方法 139
5.3.3 高應(yīng)力大型地下洞室群開挖與支護(hù)過程數(shù)值模擬方法 140
5.3.4 實(shí)例分析：雙江口水電站地下廠房數(shù)值計(jì)算模擬分析 143
5.4 大型地下洞室群巖體力學(xué)參數(shù)三維智能反演方法 151
5.4.1 多源信息融合的巖體力學(xué)參數(shù)三維智能反演原理 152
5.4.2 大型地下洞室群巖體力學(xué)參數(shù)三維智能反演技術(shù)要點(diǎn) 153
5.4.3 巖體力學(xué)參數(shù)三維智能反演流程 154
5.4.4 實(shí)例分析：白鶴灘水電站左岸地下典型洞段巖體力學(xué)參數(shù)反演 156
5.5 高應(yīng)力大型地下洞室群開挖支護(hù)優(yōu)化的裂化-抑制方法 158
5.5.1 高應(yīng)力大型地下洞室群堅(jiān)硬圍巖破壞規(guī)律與特征 159
5.5.2 大型地下洞室圍巖破裂控制的裂化-抑制方法 162
5.5.3 實(shí)例分析：拉西瓦水電站母線洞環(huán)向開裂抑制優(yōu)化設(shè)計(jì) 167
5.6 高應(yīng)力大型地下洞室群動(dòng)態(tài)反饋分析方法 168
5.6.1 大型地下洞室群動(dòng)態(tài)反饋分析與優(yōu)化設(shè)計(jì)方法 169
5.6.2 實(shí)例分析：錦屏二級(jí)水電站地下廠房與母線洞交叉洞反饋分析
與優(yōu)化設(shè)計(jì) 172
參考文獻(xiàn) 176
第6章 高應(yīng)力大型地下洞室群變形破壞預(yù)警方法 178
6.1 引言 178
6.2 基于微震監(jiān)測(cè)的大型地下洞室群破壞預(yù)警方法 179
6.2.1 基于微震參數(shù)的圍巖破裂風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警方法 179
6.2.2 實(shí)例分析1：爆破開挖下白鶴灘水電站母線洞圍巖破裂預(yù)警 181
6.2.3 實(shí)例分析2：白鶴灘水電站地下廠房區(qū)域C3錯(cuò)動(dòng)帶破裂預(yù)警 189
6.3 基于安全管理等級(jí)的大型地下洞室群變形預(yù)警方法 199
6.3.1 安全管理等級(jí)的預(yù)警指標(biāo) 199
6.3.2 安全管理等級(jí)的使用方法 201
6.3.3 實(shí)例分析：錦屏二級(jí)水電站地下廠房圍巖變形預(yù)警 202
參考文獻(xiàn) 206
第7章 高應(yīng)力大型地下洞室圍巖深層破裂分析預(yù)測(cè)與優(yōu)化設(shè)計(jì) 207
7.1 引言 207
7.2 高應(yīng)力大型地下洞室圍巖深層破裂機(jī)制 209
7.2.1 大型地下洞室圍巖深層破裂應(yīng)力路徑 210
7.2.2 大型地下洞室圍巖深層破裂機(jī)制 214
7.3 高應(yīng)力大型地下洞室圍巖深層破裂預(yù)測(cè)分析 224
7.3.1 描述大型地下洞室圍巖深層破裂的力學(xué)模型與RFD指標(biāo) 225
7.3.2 大型地下洞室圍巖破裂深度隨洞室分層分部開挖的演化規(guī)律 225
7.4 高應(yīng)力大型地下洞室圍巖深層破裂過程原位綜合監(jiān)測(cè) 230
7.5 高應(yīng)力大型地下洞室圍巖深層破裂控制的開挖支護(hù)優(yōu)化設(shè)計(jì) 246
7.5.1 大型地下洞室圍巖深層破裂開挖支護(hù)優(yōu)化設(shè)計(jì) 247
7.5.2 實(shí)例分析 248
參考文獻(xiàn) 251
第8章 高應(yīng)力大型地下洞室群圍巖片幫破壞分析與優(yōu)化設(shè)計(jì) 253
8.1 引言 253
8.2 高應(yīng)力大型地下洞室群圍巖片幫破壞機(jī)制 255
8.2.1 基于表面掃描的片幫細(xì)觀破裂機(jī)制 255
8.2.2 基于真三軸加卸荷試驗(yàn)的圍巖片幫破壞機(jī)制 256
8.3 高應(yīng)力大型地下洞室片幫風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)與分析 267
8.3.1 高應(yīng)力大型地下洞室圍巖片幫風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè) 267
8.3.2 高應(yīng)力大型地下洞室圍巖片幫演化過程分析 272
8.3.3 高應(yīng)力大型地下洞室圍巖大面積片幫破壞特征與規(guī)律分析 287
8.4 大型地下洞室圍巖片幫過程控制的開挖支護(hù)優(yōu)化設(shè)計(jì) 298
8.4.1 開挖支護(hù)優(yōu)化設(shè)計(jì)原則 298
8.4.2 實(shí)例分析 299
參考文獻(xiàn) 308
第9章 高應(yīng)力大型地下洞室群錯(cuò)動(dòng)帶變形破壞分析與優(yōu)化設(shè)計(jì) 310
9.1 引言 310
9.2 高應(yīng)力大型地下洞室群錯(cuò)動(dòng)帶變形破壞規(guī)律與機(jī)制 313
9.2.1 高應(yīng)力卸荷下錯(cuò)動(dòng)帶變形破壞規(guī)律與機(jī)制 315
9.2.2 高應(yīng)力大型地下洞室錯(cuò)動(dòng)帶巖體變形破壞機(jī)制分析 336
9.3 高應(yīng)力大型地下洞室群錯(cuò)動(dòng)帶巖體變形破壞預(yù)測(cè)分析 340
9.3.1 錯(cuò)動(dòng)帶卸荷變形破壞力學(xué)模型 340
9.3.2 高應(yīng)力大型地下洞室群開挖錯(cuò)動(dòng)帶巖體破壞演化過程預(yù)測(cè) 350
9.4 高應(yīng)力大型地下洞室群錯(cuò)動(dòng)帶巖體變形破壞過程原位觀測(cè) 356
9.4.1 錯(cuò)動(dòng)帶巖體結(jié)構(gòu)-應(yīng)力型塌方基本情況 356
9.4.2 錯(cuò)動(dòng)帶巖體應(yīng)力-結(jié)構(gòu)型塌方破壞時(shí)空演化過程 356
9.4.3 基于原位綜合觀測(cè)信息的錯(cuò)動(dòng)帶巖體破裂時(shí)空演化機(jī)制 364
9.5 高應(yīng)力大型地下洞室群錯(cuò)動(dòng)帶巖體開挖與支護(hù)優(yōu)化設(shè)計(jì) 366
9.5.1 錯(cuò)動(dòng)帶巖體變形破壞控制的開挖與支護(hù)優(yōu)化 366
9.5.2 實(shí)例分析 368
參考文獻(xiàn) 370
第10章 高應(yīng)力隧洞柱狀節(jié)理巖體卸荷松弛分析與優(yōu)化設(shè)計(jì) 372
10.1 引言 372
10.2 柱狀節(jié)理巖體結(jié)構(gòu)特征現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查分析 374
10.2.1 柱狀節(jié)理巖體結(jié)構(gòu)特征現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查與統(tǒng)計(jì)分析 377
10.2.2 柱狀節(jié)理巖體幾何模型的生成方法 379
10.3 高應(yīng)力隧洞柱狀節(jié)理巖體大深度時(shí)效卸荷松弛原位綜合觀測(cè) 382
10.3.1 導(dǎo)流洞柱狀節(jié)理巖體時(shí)效松弛原位觀測(cè) 382
10.3.2 隧洞柱狀節(jié)理巖體時(shí)效松弛分析 383
10.3.3 導(dǎo)流洞柱狀節(jié)理巖體開挖過程中微震演化特征分析 386
10.4 高應(yīng)力導(dǎo)流洞柱狀節(jié)理巖體時(shí)效松弛預(yù)測(cè)分析 389
10.4.1 柱狀節(jié)理巖體時(shí)效力學(xué)本構(gòu)模型 390
10.4.2 導(dǎo)流洞柱狀節(jié)理巖體參數(shù)多元信息智能反演 394
10.4.3 大型地下洞室柱狀節(jié)理巖體時(shí)效松弛預(yù)測(cè) 399
10.4.4 實(shí)例分析：導(dǎo)流洞柱狀節(jié)理巖體時(shí)效松弛預(yù)測(cè)與現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)證 400
10.5 隧洞柱狀節(jié)理巖體大深度時(shí)效松弛控制的開挖支護(hù)優(yōu)化設(shè)計(jì) 406
10.5.1 隧洞柱狀節(jié)理巖體開挖支護(hù)優(yōu)化設(shè)計(jì) 407
10.5.2 導(dǎo)流洞柱狀節(jié)理巖體支護(hù)參數(shù)優(yōu)化的實(shí)例分析 408
參考文獻(xiàn) 418
第11章 白鶴灘水電站地下洞室群穩(wěn)定性分析與優(yōu)化設(shè)計(jì) 420
11.1 左岸地下洞室群穩(wěn)定性分析與優(yōu)化設(shè)計(jì) 420
11.1.1 左岸地下洞室群穩(wěn)定性設(shè)計(jì)目標(biāo) 420
11.1.2 左岸地下洞室群的場(chǎng)地特征與約束條件分析 421
11.1.3 左岸地下洞室群穩(wěn)定性分析與圍巖破裂防控設(shè)計(jì)策略 421
11.1.4 左岸地下洞室群穩(wěn)定性初步分析與圍巖破裂特征預(yù)測(cè) 423
11.1.5 左岸地下洞室群開挖與支護(hù)初步設(shè)計(jì)和變形破裂監(jiān)測(cè)方案設(shè)計(jì) 432
11.1.6 左岸地下洞室群圍巖破裂防控動(dòng)態(tài)反饋分析與開挖支護(hù)優(yōu)化設(shè)計(jì) 439
11.1.7 左岸地下洞室群設(shè)計(jì)效果驗(yàn)證 459
11.1.8 左岸地下