大型地下洞室群施工期圍巖穩(wěn)定動(dòng)態(tài)反饋控制研究-以黃登水電站地下洞室群為例.pdf

1、由于受各種復(fù)雜天然地質(zhì)狀況等諸多未知因素的影響，水利水電大型地下洞室群施工為當(dāng)今地下工程中最復(fù)雜的系統(tǒng)工程，地下洞室群工程問(wèn)題成為一項(xiàng)極其復(fù)雜、高度不確定性且動(dòng)態(tài)變化的系統(tǒng)問(wèn)題。由于圍巖失穩(wěn)導(dǎo)致的工程事故時(shí)有發(fā)生，大型地下洞室群施工期圍巖穩(wěn)定性反饋分析與控制已成為函待解決的研究課題。本文以黃登水電站地下洞室群工程為背景，開(kāi)展了大型地下廠房洞室群施工期圍巖穩(wěn)定動(dòng)態(tài)反饋控制分析方法的研究，建立了由初始地應(yīng)力場(chǎng)二步優(yōu)化反演算法、圍巖力學(xué)參數(shù)動(dòng)

2、態(tài)識(shí)別、不良地質(zhì)段圍巖穩(wěn)定性實(shí)時(shí)饋控分析及基于施工全過(guò)程的地下洞室群動(dòng)態(tài)安全信息模型的建立等組成的科學(xué)、實(shí)用的施工期動(dòng)態(tài)反饋控制分析流程，重點(diǎn)研究和總結(jié)了各部分的相關(guān)方法和技術(shù)問(wèn)題。主要研究?jī)?nèi)容及成果如下：
　?。?）建立了科學(xué)、實(shí)用的大型地下洞室群施工期動(dòng)態(tài)反饋控制分析流程，包括如下步驟：初始地應(yīng)力場(chǎng)獲取→前一期開(kāi)挖完成后圍巖力學(xué)行為評(píng)價(jià)→當(dāng)前期開(kāi)挖完成后基礎(chǔ)信息及圍巖力學(xué)行為復(fù)核→當(dāng)前期開(kāi)挖過(guò)程中不良地質(zhì)段動(dòng)態(tài)調(diào)控→當(dāng)前期開(kāi)挖

3、完成后圍巖穩(wěn)定性評(píng)價(jià)→當(dāng)前期地下洞室群圍巖力學(xué)參數(shù)識(shí)別→下一期開(kāi)挖圍巖力學(xué)行為預(yù)測(cè)與安全評(píng)價(jià)→閉環(huán)反饋，直至地下洞室群全部施工完成為止，地下洞室群施工期動(dòng)態(tài)反饋控制結(jié)束。
　?。?）提出了一種三維地應(yīng)力場(chǎng)二步優(yōu)化算法，并耦合數(shù)值仿真技術(shù)對(duì)黃登水電站地下洞室群工程區(qū)域地應(yīng)力場(chǎng)進(jìn)行了反演，揭示了工程所在區(qū)域的三維地應(yīng)力場(chǎng)分布特征，可清楚地明確初始地應(yīng)力形成的主導(dǎo)成因，且在反演精度及反演效率上都體現(xiàn)出其明顯的優(yōu)勢(shì)。
　?。?）充分

4、考慮巖體開(kāi)挖卸荷、支護(hù)加固及新地質(zhì)出露等多因素的綜合影響，將時(shí)間因素全面引入地下洞室群圍巖力學(xué)參數(shù)的動(dòng)態(tài)數(shù)值計(jì)算，建立了地下洞室群施工期圍巖力學(xué)參數(shù)動(dòng)態(tài)識(shí)別分析方法，實(shí)現(xiàn)了幾何參數(shù)、力學(xué)參數(shù)與施工信息動(dòng)態(tài)更新之間的耦合，并揭示了圍巖力學(xué)參數(shù)時(shí)空特性演化特征。
　?。?）基于黃登水電站地下洞室群主廠房區(qū)域新揭露的不良地質(zhì)段，耦合施工現(xiàn)場(chǎng)圍巖破壞模式識(shí)別、監(jiān)測(cè)信息的反饋分析及地下洞室群數(shù)值仿真分析等技術(shù)手段，建立了不良地質(zhì)段圍巖穩(wěn)定性