大型地下洞室群施工期圍巖穩(wěn)定動態(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，地下洞室群工程問題成為一項極其復(fù)雜、高度不確定性且動態(tài)變化的系統(tǒng)問題。由于圍巖失穩(wěn)導(dǎo)致的工程事故時有發(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，開展了大型地下廠房洞室群施工期圍巖穩(wěn)定動態(tài)反饋控制分析方法的研究，建立了由初始地應(yīng)力場二步優(yōu)化反演算法、圍巖力學(xué)參數(shù)動

2、態(tài)識別、不良地質(zhì)段圍巖穩(wěn)定性實(shí)時饋控分析及基于施工全過程的地下洞室群動態(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)問題。主要研究內(nèi)容及成果如下：
　　（1）建立了科學(xué)、實(shí)用的大型地下洞室群施工期動態(tài)反饋控制分析流程，包括如下步驟：初始地應(yīng)力場獲取→前一期開挖完成后圍巖力學(xué)行為評價→當(dāng)前期開挖完成后基礎(chǔ)信息及圍巖力學(xué)行為復(fù)核→當(dāng)前期開挖過程中不良地質(zhì)段動態(tài)調(diào)控→當(dāng)前期開挖

3、完成后圍巖穩(wěn)定性評價→當(dāng)前期地下洞室群圍巖力學(xué)參數(shù)識別→下一期開挖圍巖力學(xué)行為預(yù)測與安全評價→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態(tài)反饋控制結(jié)束。
　　（2）提出了一種三維地應(yīng)力場二步優(yōu)化算法，并耦合數(shù)值仿真技術(shù)對黃登水電站地下洞室群工程區(qū)域地應(yīng)力場進(jìn)行了反演，揭示了工程所在區(qū)域的三維地應(yīng)力場分布特征，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。
　　（3）充分

4、考慮巖體開挖卸荷、支護(hù)加固及新地質(zhì)出露等多因素的綜合影響，將時間因素全面引入地下洞室群圍巖力學(xué)參數(shù)的動態(tài)數(shù)值計算，建立了地下洞室群施工期圍巖力學(xué)參數(shù)動態(tài)識別分析方法，實(shí)現(xiàn)了幾何參數(shù)、力學(xué)參數(shù)與施工信息動態(tài)更新之間的耦合，并揭示了圍巖力學(xué)參數(shù)時空特性演化特征。
　?。?）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)場圍巖破壞模式識別、監(jiān)測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