DL/T 5826-2021 水电水利地下工程施工安全评估导则 围岩稳定.pdf

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标准编号:DL/T 5826-2021
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DL/T 5826-2021 水电水利地下工程施工安全评估导则 围岩稳定.pdf简介:

DL/T 5826-2021《水电水利地下工程施工安全评估导则》主要针对水电水利地下工程的施工安全进行评估,其中围岩稳定是评估的重要内容之一。围岩稳定指的是地下工程开挖后,周围岩体的稳定性和支撑性,它直接影响到工程的施工安全和结构稳定性。

在地下工程施工中,围岩稳定性主要受地质条件、开挖方式、支护结构等因素影响。地质条件的好坏,如岩石的强度、完整性、裂隙发育程度等,都对围岩稳定性有直接影响。开挖方式(如正台阶、侧洞、中隔壁等)选择不当,可能导致围岩受力不均,影响其稳定性。支护结构的设计和施工质量,如锚杆、喷射混凝土、格构支撑等,也是保证围岩稳定的重要手段。

评估围岩稳定性时,通常会进行现场勘查、地质测试、监控量测等,以获取准确的数据,通过专业计算和分析,判断围岩在施工过程中的稳定性,为施工安全提供科学依据,预防和控制可能出现的地质灾害。

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6.0.3根据平均波速确定围岩松弛层厚度,一般以平均波速差 10%~20%为依据,可根据波速曲线形态、多孔测试成果等,综 合确定项目标准。 6.0.4钻孔弹性模量测试是在岩体钻孔中的一有限长度内对孔壁 施加压力,同时量测孔壁的径向变形,按弹性理论解求得岩体变 形参数。承压板法岩体变形试验是通过承压板施力于半无限空间 岩体表面,量测岩体变形,按弹性理论公式计算岩体变形参数; 无法利用洞室岩壁作为反力座时,反力装置可采用地锚法或压重 法提供反力。

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7.0.1在水电水利地下工程围岩稳定性数值分析中,可根据施工 过程中所关心的技术问题合理选择数值分析方法,包括有限元方 法、有限差分方法和离散元方法等。 (1)有限元方法和有限差分方法基于连续介质力学原理,是 地下工程中被广泛应用的数值分析方法。 (2)离散元方法基于非连续介质力学原理,与连续数值分析 方法相比,除具备连续数值分析方法的基本功能之外,其优势在 于可模拟大量结构面(断层)导致的非连续变形,如块体分离脱 落全过程。因此特别适用于直接模拟大量非连续结构面导致的工 程问题,如定位、半定位结构面导致的潜在块体问题,以及块体 安全系数等工程问题。 (3)建议选用行业认可度高的软件或程序,确保数值计算结 果被相关人员接受和第三方重复再现。数值计算程序选择需考 计算输入参数获取的可行性、便捷性,从而支撑工程围岩稳定性 的安全评价。 数值分析是能够量化评估地下工程安全的方法之一,需研究 本构模型、数值分析方法对于工程的适用性。对于特别重要的工 程,建议由多家单位、多种数值分析方法进行分析比较。 7.0.3岩体初始地应力场通常采用反演回归的方法获得,即首先 对实测地应力场的数据质量进行甄别,然后选择可靠程度高的实 测数据反演回归确定地下工程区的初始应力场。反演得到三个方 可的正应力计算值和实测值之间宜控制在实测值的土20%以内。 当数值分析成果与现场的监测数据存在较大的差异时,根据 监测数据开展反馈分析工作,获得更符合现场开挖实际的地应力

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和岩体参数,以更好地评估地下工程的围岩稳定性。可选择围岩 变形作为反馈分析的主要目标函数,锚杆应力、锚索荷载等作为 辅助判别依据。对于预理变形监测设备的监测成果,可采用考虑 损失位移的全量位移反馈分析法,对于即理变形监测设备的监测 成果,采用增量位移反馈分析法。 7.0.4数值分析模型需完整反映地下工程的主体洞室结构及 尺寸。 数值分析模型的外边界与地下洞室开挖边界距离一般大于主 要洞室等效跨度或高度的5倍。数值分析模型的单元网格在邻近 洞室开挖边界划分相对较密,网格相对较小,在远离洞室开挖边 界划分的网格相对较疏,尺寸逐步变大。根据实际约束情况合理 选择数值分析模型的边界约束,如位移约束边界条件、应力边界 条件、混合边界条件。 当网格尺寸精细度不足而制约局部工程关键部位围岩稳定性 分析时,可建立基于子结构的数值分析模型,进行围岩局部稳定 性分析。 数值分析模型需包含对围岩稳定性影响较大的主要岩层、地 质构造等。地下洞室开挖断面尺寸一般为几米至几十米,数值分 析模型宜包含Ⅲ级及以上结构面或裂隙面实体,而对于岩体中的 V级及以下优势节理与裂隙组推荐采用等效概化形式处理。 工程岩体中若存在不良地质体,如溶洞、透镜体夹层等,数 直分析模型建议适当包含这些对围岩局部稳定性影响较大的不良 地质体。 由于地下工程岩体结构的隐蔽性,很多影响围岩稳定性的不 利地质构造无法事先获知。随着开挖过程中地质条件的逐步揭露, 数值分析模型需根据新揭露的不利地质构造进行动态更新。 不同性状岩体变形破坏过程通常表现不同的弹性、非线弹性, 弹塑性、弹脆性、黏弹塑性、各向异性等力学行为,因此推荐根 据工程岩体试验结果选择合适的材料本构模型。此外,针对不同

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的围岩稳定问题,如大变形、塌方、剪切滑移、动力破坏等,建 议选择相应的材料本构模型。本构模型选取的原则如下: (1)计算中一般采用弹塑性力学模型: (2)对于其有明显流变性质的围岩,建议采用黏弹塑性力学 模型; (3)层状岩体或柱状节理岩体建议采用各向异性力学模型: (4)高地应力条件下一般采用体现岩体峰后强度衰减和时效 变形特征的力学模型: (5)卸荷破裂劣化岩体可选用劣化准则与对应的力学模型。 7.0.6地下洞室围岩整体稳定性建议依据围岩的变形、应力、塑 性区及能量变化等状况,从强度准则、能量判据和临界变形警戒 值等进行广角度评判。数值分析成果辅以监测数据和工程实例的 检验,可有效提高计算成果的可信度和适用性。 地下工程开挖过程改变了工程围岩稳定性状态,一般可通过 围岩变形特征、重分布应力特征、屈服或破损区深度等方面反映: 对于高应力硬岩地下工程,建议从围岩能量聚集、转移角度分析 围岩动力型破坏风险,如岩爆风险。 数值分析若揭示局部位置出现大变形、局部应力异常或局部 塑性区贯通,宜结合监测数据开展局部精细模拟和分析,找出原 因,并采用数值分析方法评估局部补强的效果

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8.0.1工程类比法是一种定性分析方法,将所研究洞室与已经研 究过的或已有经验的洞室进行类比,以评价其安全性。 8.0.2地下厂房厂区主体洞室(主厂房、主变压器室和调压室等) 地质条件及洞室尺寸直接关系到洞室群的成洞条件、支护措施和 工程造价。用围岩类别及相应的地质特征、洞室尺寸等来评价围 岩的稳定性,并可作为确定支护类型的基础。变形量一般与围岩 类别成正比;变形量也与地应力水平成正比,当地应力水平升高 时,变形量随之增加;变形量也基本上与洞室的宽度和高度成正 比,当洞室尺寸增加时,变形量随之增加。 8.0.3工程地质类比是一种工程地质问题的定性分析方法,通过 本工程的工程地质条件与类似工程地质条件的对比分析,进行工 程问题的分析及解答。 由于地下洞室的变形严重依赖于具体的工程地质条件和开挖 支护施工过程,对于地下洞室充许变形的估计,目前尚没有十分 有效的方法。采用经验公式可以对厂房充许变形进行估计,这种 方法的取值存在较为粗糙的缺点,计算结果仅供参考。 本导则提供以下经验公式进行粗略估计,该经验公式为苏联 学者通过对大量观测数据的整理,得出了用于计算洞室周边容许 最大变形值的近似公式:

二级建造师法律法规考试知识点8=12.0B/fs 8 = 4.5H3/2 / f2 (mm f=α 10

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式中:B 洞室跨度(m); H 边墙自拱脚至底板的高度(m); fk 普氏系数,无量纲: α 普氏修正系数; R. 岩体单轴饱和抗压强度(MPa)。

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9.0.2地下工程安全性评估尚无统一标准,不同评估方法的评估 内容存在差异,相应的安全评估标准也由多项判别指标综合分析 后确定。因此,地下工程的安全性,由多方法评估结果综合确定, 综合评估地下工程施工围岩稳定安全。

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