高應力大型地下洞室群設計方法

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雜地質環(huán)境條件 3
1.3 高應力大型地下洞室群穩(wěn)定性分析與優(yōu)化設計的研究進展 10
1.3.1 高應力強卸荷下大型地下洞室群圍巖變形破壞機制 10
1.3.2 高應力大型地下洞室群圍巖穩(wěn)定性分析方法 12
1.3.3 高應力大型地下洞室群優(yōu)化設計方法 14
1.3.4 高應力大型地下洞室群監(jiān)測預警方法 15
1.3.5 高應力大型地下洞室群圍巖動態(tài)反饋與優(yōu)化控制技術 16
1.4 本書主要內容 17
參考文獻 18
第2章 高應力大型地下洞室群工程設計方法 23
2.1 巖石工程設計方法 23
2.1.1 巖石工程流程式設計方法 23
2.1.2 模型與方法矩陣分類方法 25
2.2 高應力大型地下洞室群七步流程式設計 28
2.3 技術審查方法 34
2.3.1 大型地下洞室群工程區(qū)場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巖石力學試驗技術審查方法 35
2.3.3 大型地下洞室群原位觀測設計審查方法 36
2.3.4 大型地下洞室群穩(wěn)定性動態(tài)優(yōu)化設計的數值分析審查方法 38
參考文獻 39
第3章 高應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)域洞室群結構特征與工程地質條件 43
3.1.3 導流洞室群結構特征與工程地質條件 45
3.1.4 主要穩(wěn)定性風險與設計難題 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)域主要工程地質條件 54
3.2.3 主要穩(wěn)定性風險與設計難題 56
3.3 錦屏二級水電站地下洞室群 57
3.3.1 工程概況 57
3.3.2 廠址區(qū)域主要工程地質條件 59
3.3.3 主要穩(wěn)定性風險與設計難題 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)域主要工程地質條件 65
3.4.3 主要穩(wěn)定性風險與設計難題 65
參考文獻 68
第4章 高應力大型地下洞室群巖石力學試驗與原位測試方法 69
4.1 工程區(qū)巖體三維地應力場識別方法 69
4.1.1 工程區(qū)巖體三維地應力測量方法 69
4.1.2 工程區(qū)巖體三維地應力反演分析流程 73
4.1.3 基于巖體應力型破壞的地應力特征估計方法 75
4.1.4 深切河谷區(qū)巖體三維地應力場非線性反演分析方法 77
4.1.5 實例分析：白鶴灘水電站右岸廠址區(qū)域三維地應力反演分析 80
4.2 高應力大型地下洞室群圍巖變形破壞機制試驗方法 91
4.2.1 高應力大型地下洞室群圍巖取樣方法 92
4.2.2 高應力大型地下洞室群圍巖變形破壞機制的真三軸試驗方法 95
4.2.3 高應力大型地下洞室群軟弱構造帶變形破壞機制的室內試驗方法 97
4.3 高應力大型地下洞室群圍巖原位破裂與松弛測試方法 106
4.3.1 高應力大型地下洞室群圍巖內部破裂的數字鉆孔攝像測試方法 106
4.3.2 高應力大型地下洞室群圍巖微破裂的微震監(jiān)測方法 109
4.3.3 高應力大型地下洞室群圍巖松弛的聲波測試方法 113
4.4 高應力大型地下洞室群圍巖典型破裂模式的監(jiān)測設計方法 115
4.4.1 高應力大型地下洞室群圍巖深層破裂觀測設計 115
4.4.2 高應力大型地下洞室圍巖片幫破裂觀測設計 115
4.4.3 軟弱構造帶影響下洞室圍巖卸荷變形破壞原位觀測設計 119
4.4.4 柱狀節(jié)理巖體大深度時效卸荷松弛原位綜合監(jiān)測設計 124
參考文獻 126
第5章 高應力大型地下洞室群穩(wěn)定性分析與優(yōu)化設計方法 128
5.1 高應力大型地下洞室群圍巖破壞準則與力學模型 128
5.1.1 高應力硬巖真三軸破壞準則 129
5.1.2 高應力大型地下洞室群巖體彈脆塑性力學模型 130
5.2 巖體破裂程度評價指標 132
5.2.1 描述巖體破裂深度與程度的破壞度指標 132
5.2.2 巖體破裂程度應用方法 133
5.3 大型地下洞室群三維數值計算分析方法 135
5.3.1 高應力下復雜地質結構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模型選擇與參數賦值方法 139
5.3.3 高應力大型地下洞室群開挖與支護過程數值模擬方法 140
5.3.4 實例分析：雙江口水電站地下廠房數值計算模擬分析 143
5.4 大型地下洞室群巖體力學參數三維智能反演方法 151
5.4.1 多源信息融合的巖體力學參數三維智能反演原理 152
5.4.2 大型地下洞室群巖體力學參數三維智能反演技術要點 153
5.4.3 巖體力學參數三維智能反演流程 154
5.4.4 實例分析：白鶴灘水電站左岸地下典型洞段巖體力學參數反演 156
5.5 高應力大型地下洞室群開挖支護優(yōu)化的裂化-抑制方法 158
5.5.1 高應力大型地下洞室群堅硬圍巖破壞規(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 實例分析：拉西瓦水電站母線洞環(huán)向開裂抑制優(yōu)化設計 167
5.6 高應力大型地下洞室群動態(tài)反饋分析方法 168
5.6.1 大型地下洞室群動態(tài)反饋分析與優(yōu)化設計方法 169
5.6.2 實例分析：錦屏二級水電站地下廠房與母線洞交叉洞反饋分析
與優(yōu)化設計 172
參考文獻 176
第6章 高應力大型地下洞室群變形破壞預警方法 178
6.1 引言 178
6.2 基于微震監(jiān)測的大型地下洞室群破壞預警方法 179
6.2.1 基于微震參數的圍巖破裂風險預警方法 179
6.2.2 實例分析1：爆破開挖下白鶴灘水電站母線洞圍巖破裂預警 181
6.2.3 實例分析2：白鶴灘水電站地下廠房區(qū)域C3錯動帶破裂預警 189
6.3 基于安全管理等級的大型地下洞室群變形預警方法 199
6.3.1 安全管理等級的預警指標 199
6.3.2 安全管理等級的使用方法 201
6.3.3 實例分析：錦屏二級水電站地下廠房圍巖變形預警 202
參考文獻 206
第7章 高應力大型地下洞室圍巖深層破裂分析預測與優(yōu)化設計 207
7.1 引言 207
7.2 高應力大型地下洞室圍巖深層破裂機制 209
7.2.1 大型地下洞室圍巖深層破裂應力路徑 210
7.2.2 大型地下洞室圍巖深層破裂機制 214
7.3 高應力大型地下洞室圍巖深層破裂預測分析 224
7.3.1 描述大型地下洞室圍巖深層破裂的力學模型與RFD指標 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 高應力大型地下洞室圍巖深層破裂過程原位綜合監(jiān)測 230
7.5 高應力大型地下洞室圍巖深層破裂控制的開挖支護優(yōu)化設計 246
7.5.1 大型地下洞室圍巖深層破裂開挖支護優(yōu)化設計 247
7.5.2 實例分析 248
參考文獻 251
第8章 高應力大型地下洞室群圍巖片幫破壞分析與優(yōu)化設計 253
8.1 引言 253
8.2 高應力大型地下洞室群圍巖片幫破壞機制 255
8.2.1 基于表面掃描的片幫細觀破裂機制 255
8.2.2 基于真三軸加卸荷試驗的圍巖片幫破壞機制 256
8.3 高應力大型地下洞室片幫風險預測與分析 267
8.3.1 高應力大型地下洞室圍巖片幫風險預測 267
8.3.2 高應力大型地下洞室圍巖片幫演化過程分析 272
8.3.3 高應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優(yōu)化設計 298
8.4.1 開挖支護優(yōu)化設計原則 298
8.4.2 實例分析 299
參考文獻 308
第9章 高應力大型地下洞室群錯動帶變形破壞分析與優(yōu)化設計 310
9.1 引言 310
9.2 高應力大型地下洞室群錯動帶變形破壞規(guī)律與機制 313
9.2.1 高應力卸荷下錯動帶變形破壞規(guī)律與機制 315
9.2.2 高應力大型地下洞室錯動帶巖體變形破壞機制分析 336
9.3 高應力大型地下洞室群錯動帶巖體變形破壞預測分析 340
9.3.1 錯動帶卸荷變形破壞力學模型 340
9.3.2 高應力大型地下洞室群開挖錯動帶巖體破壞演化過程預測 350
9.4 高應力大型地下洞室群錯動帶巖體變形破壞過程原位觀測 356
9.4.1 錯動帶巖體結構-應力型塌方基本情況 356
9.4.2 錯動帶巖體應力-結構型塌方破壞時空演化過程 356
9.4.3 基于原位綜合觀測信息的錯動帶巖體破裂時空演化機制 364
9.5 高應力大型地下洞室群錯動帶巖體開挖與支護優(yōu)化設計 366
9.5.1 錯動帶巖體變形破壞控制的開挖與支護優(yōu)化 366
9.5.2 實例分析 368
參考文獻 370
第10章 高應力隧洞柱狀節(jié)理巖體卸荷松弛分析與優(yōu)化設計 372
10.1 引言 372
10.2 柱狀節(jié)理巖體結構特征現(xiàn)場調查分析 374
10.2.1 柱狀節(jié)理巖體結構特征現(xiàn)場調查與統(tǒng)計分析 377
10.2.2 柱狀節(jié)理巖體幾何模型的生成方法 379
10.3 高應力隧洞柱狀節(jié)理巖體大深度時效卸荷松弛原位綜合觀測 382
10.3.1 導流洞柱狀節(jié)理巖體時效松弛原位觀測 382
10.3.2 隧洞柱狀節(jié)理巖體時效松弛分析 383
10.3.3 導流洞柱狀節(jié)理巖體開挖過程中微震演化特征分析 386
10.4 高應力導流洞柱狀節(jié)理巖體時效松弛預測分析 389
10.4.1 柱狀節(jié)理巖體時效力學本構模型 390
10.4.2 導流洞柱狀節(jié)理巖體參數多元信息智能反演 394
10.4.3 大型地下洞室柱狀節(jié)理巖體時效松弛預測 399
10.4.4 實例分析：導流洞柱狀節(jié)理巖體時效松弛預測與現(xiàn)場驗證 400
10.5 隧洞柱狀節(jié)理巖體大深度時效松弛控制的開挖支護優(yōu)化設計 406
10.5.1 隧洞柱狀節(jié)理巖體開挖支護優(yōu)化設計 407
10.5.2 導流洞柱狀節(jié)理巖體支護參數優(yōu)化的實例分析 408
參考文獻 418
第11章 白鶴灘水電站地下洞室群穩(wěn)定性分析與優(yōu)化設計 420
11.1 左岸地下洞室群穩(wěn)定性分析與優(yōu)化設計 420
11.1.1 左岸地下洞室群穩(wěn)定性設計目標 420
11.1.2 左岸地下洞室群的場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計策略 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測 423
11.1.5 左岸地下洞室群開挖與支護初步設計和變形破裂監(jiān)測方案設計 432
11.1.6 左岸地下洞室群圍巖破裂防控動態(tài)反饋分析與開挖支護優(yōu)化設計 439
11.1.7 左岸地下洞室群設計效果驗證 459
11.1.8 左岸地下