某水电站引水隧洞开挖支护数值模拟研究.docx

第9卷第2期2011年4月Vol.9No.2Apr.2011南水北

第9卷第2期2011年4月

Vol.9No.2Apr.2011

South-to-NorthWaterDiversionandWaterScienceTechnology

doi:10.3724/SP.J.1201.2011.02101

某水电站引水隧洞开挖支护数值模拟研究张宇娜

(中国市政工程中南设计研究总院，武汉430010)

摘要：选取引水隧洞与断层和不整合带相交的最危险断面，建立FLAC3D模型，考虑施工过程对围岩的劣化作用，研究了隧洞分步开挖和支护的各个施工过程中，围岩的变形及稳定性。研究表明，隧洞开挖过程中考虑围岩的劣化时，出现了明显的松动圈，说明围岩劣化对隧洞稳定性有很大影响。采取支护措施后，围岩的变形和应力均有较大改善，但仍存在局部块体的稳定问题，断层位置易产生变形和应力集中，应该引起足够的重视。

关键词：隧洞支护；围岩劣化；数值模拟

中图分类号：U451.2文献标识码：A文章编号：1672-1683(2011)02-0101-04

NumericalSimulationofexcavationandSupportingofDiversionTunnelforaHydropowerStationZHANGYu-na

(CentralandSouthernChinaMunicipalEngineeringDesignResearchInstitute,Wuhan430010,China)

Abstract:Inthispaper,themostdangeroussectionofthediversiontunnelwhereitintersectedwithfaultsandunconformityzoneswasselectedandFLAC3Dmodelwasestablished.Consideringthedegradationofsuroundingrockffectedbyunloading,thepaperanalyvedthedeformationandstabilityofsuroundingrocksineachstepofthetunnelexcavationandsupportingprocesses.Resultsshowthatthebroken—rockzoneap-pearsobviouslywhenconsideringtheunloadingintunnelexcavationprocess,suggestingthattherockdeteriorationhasagreatinfluenceonthetunnelstability.Afteradoptingefficientsupportingmeasures,therockdeformationandstresshavebeengreatlyimproved.However,theresillexistsomelocalstabilityproblems,suchasstressconcentratinganddeformationpronetoocurinfaults,whichshouldbepaidenoughattention.Keywords:tunnelsupporting;surroundingrockdeterioration;numericalsimulation

引水隧洞是水电站的重要组成部分，在施工过程及投入使用后的安全性对电站的正常运行起着重要的作用。研究引水隧洞在开挖支护过程中以及支护完成后的稳定性，对了解支护效果和改进支护措施有一定的意义。隧洞开挖引起的围岩卸荷，对围岩的劣化作用不容忽视-3]。目前，对围岩开挖和支护主要采用数值分析方法，基于连续介质力学的数值分析方法，如有限元法、有限差分法等得到广泛的运用[-6]。基于快速拉格朗日分析方法的FLAC3D软件，即使模拟的系统是静态的，仍采用了动态运动方程，这使得其在模拟物理上的不稳定过程不存在数值上的障碍，具有一定的优越性[7-8]。本文用FLAC3D建立了考虑分步开挖卸荷和支护的全过程模拟模型，对各个工况进行了模拟计