一種開挖卸荷巖體穩定性綜合分析方法
2023-07-03 11:39:46 1
專利名稱：一種開挖卸荷巖體穩定性綜合分析方法
技術領域：
本發明涉及一種開挖卸荷巖體穩定性綜合分析方法，屬於水利水電工程領域。
背景技術：
卸荷巖體力學研究涉及 到多個學科，如工程地質、勘測技術、工程力學、工程結構和施工、工程數學、計算機和經濟學等學科。卸荷巖體力學問題的解決需要用系統工程的原理與方法來研究。傳統的巖體穩定分析方法中很少考慮巖體開挖卸荷引起巖體質量損傷劣化的特性，較少利用系統工程的原理與方法來分析。正是巖體開挖後，巖體部分方向處於卸荷的應力狀態，巖體在加荷與卸荷應力狀態下其力學特性如力學參數、巖體質量、各向異性、尺寸效應、屈服準則及本構關係相差較大，有必要採用適合開挖卸荷巖體力學特性的分析方法對其進行穩定分析評價。目前，國內外開展開挖卸荷巖體力學特性的研究越來越多，但就具體工程的穩定性分析評價進行如此系統綜合分析的不多見。
發明內容
本發明要解決的技術問題是提供一種系統綜合的分析流程，從認識巖體、利用巖體、支護巖體到監測巖體的全過程，涉及多學科的綜合分析方法。本發明採用的技術方案一種開挖卸荷巖體穩定性綜合分析方法，它包括如下步驟第一步是巖體的基礎資料認識，對具體的工程實際而言，首先應從地質條件分析入手，在分析地質資料結合現場勘探時，弄清區域地質構造穩定性、研究區域地形地貌、研究區域地層巖性、研究區域地質構造、研究區域水文地質條件、研究區域地應力分布特徵和巖體初始力學參數，其為後續步驟的前提條件；第二步是卸荷巖體力學特性研究，在巖體的基礎資料的基礎上對巖體開挖後的卸荷效應進行研究，它包括卸荷巖體力學參數、卸荷巖體質量評價、卸荷巖體各向異性、卸荷巖體尺寸效應、卸荷巖體屈服準則及卸荷巖體本構關係，這部分是卸荷巖體力學研究的核心內容，目的是掌握巖體力學特性與進一步認識巖體；第三步卸荷巖體多工況穩定分析，結合工程實際，採用數值模擬的方法對開挖卸荷巖體進行穩定分析，具體為建立分析模型，選定初始力學參數，施加初始地應力，模擬初始地應力場，計算開挖釋放荷載，劃分卸荷區，針對不同卸荷區，選用卸荷巖體力學參數，不同工況下巖體穩定分析；第四步開挖方案優化設計，根據第三步的巖體穩定分析成果，對開挖方案進行優化設計，充分利用巖體自身的承載能力，其包括開挖體型優化、開挖步驟優化和施工方法優化；第五步支護措施的採取，保護巖體，根據第三步的巖體穩定分析成果，選用合適的支護措施，保護巖體，對支護進行優化設計，其包括支護時間優化、支護區域優化和支護布置優化；
第六步監測巖體，反演分析，研究巖體的蠕變、監測成果反分析，結合工程監測數據，對巖體的力學參數進行反演，預測巖體的長期變形。上述的第二步的卸荷巖體力學特性研究所採用的方法選取採取現場試驗、室內模型與模擬試驗、數值模擬方法中的一種或多種結合。上述的第三步中的劃分卸荷區的劃分方法為通過開挖前後應力變化進行劃分，開挖前後能量變化進行劃分，位移變化劃分或/和點安全度變化劃分。上述的支護措施為錨杆支護、錨索支護或/和護坡支護。本發明取得的技術效果本發明在對開挖卸荷巖體穩定性進行分析時，主要思路是認識巖體、利用巖體、支護巖體到監測巖體，其綜合多學科的知識，應用系統的方法進行分析，提供了具體工程開挖卸荷巖體的穩定分析的詳細流程。·
圖I為本發明的分析流程圖。
具體實施例方式下面結合附圖對本發明的實施方式做進一步的說明。參見圖1，一種開挖卸荷巖體穩定性綜合分析方法，它包括如下步驟第一步是巖體的基礎資料認識，對具體的工程實際而言，首先應從地質條件分析入手，在分析地質資料結合現場勘探時，弄清區域地質構造穩定性、研究區域地形地貌、研究區域地層巖性、研究區域地質構造、研究區域水文地質條件、研究區域地應力分布特徵和巖體初始力學參數，其為後續步驟的前提條件；第二步是卸荷巖體力學特性研究，在巖體的基礎資料的基礎上對巖體開挖後的卸荷效應進行研究，它包括卸荷巖體力學參數、卸荷巖體質量評價、卸荷巖體各向異性、卸荷巖體尺寸效應、卸荷巖體屈服準則及卸荷巖體本構關係，這部分是卸荷巖體力學研究的核心內容，目的是掌握巖體力學特性與進一步認識巖體，卸荷巖體力學特性研究所採用的方法選取米取現場試驗、室內模型與模擬試驗、數值模擬方法中的一種或多種結合；第三步卸荷巖體多工況穩定分析，結合工程實際，採用數值模擬的方法對開挖卸荷巖體進行穩定分析，具體為建立分析模型，選定初始力學參數，施加初始地應力，模擬初始地應力場，計算開挖釋放荷載，劃分卸荷區，針對不同卸荷區，選用卸荷巖體力學參數，不同工況下巖體穩定分析，劃分卸荷區的劃分方法為通過開挖前後應力變化進行劃分，開挖前後能量變化進行劃分，位移變化劃分或/和點安全度變化劃分；第四步開挖方案優化設計，根據第三步的巖體穩定分析成果，對開挖方案進行優化設計，充分利用巖體自身的承載能力，其包括開挖體型優化、開挖步驟優化和施工方法優化；第五步支護措施的採取，保護巖體，根據第三步的巖體穩定分析成果，選用合適的支護措施，保護巖體，支護措施為錨杆支護、錨索支護或/和護坡支護，對支護進行優化設計，其包括支護時間優化、支護區域優化和支護布置優化；第六步監測巖體，反演分析，研究巖體的蠕變、監測成果反分析，結合工程監測數據，對巖體的力學參數進行反演，預測巖體的長期變形。
權利要求
1.一種開挖卸荷巖體穩定性綜合分析方法，其特徵在於，它包括如下步驟 第一步是巖體的基礎資料認識，對具體的工程實際而言，首先應從地質條件分析入手，在分析地質資料結合現場勘探時，弄清區域地質構造穩定性、研究區域地形地貌、研究區域地層巖性、研究區域地質構造、研究區域水文地質條件、研究區域地應力分布特徵和巖體初始力學參數，其為後續步驟的前提條件； 第二步是卸荷巖體力學特性研究，在巖體的基礎資料的基礎上對巖體開挖後的卸荷效應進行研究，它包括卸荷巖體力學參數、卸荷巖體質量評價、卸荷巖體各向異性、卸荷巖體尺寸效應、卸荷巖體屈服準則及卸荷巖體本構關係，這部分是卸荷巖體力學研究的核心內容，目的是掌握巖體力學特性與進一步認識巖體； 第三步卸荷巖體多工況穩定分析，結合工程實際，採用數值模擬的方法對開挖卸荷巖體進行穩定分析，具體為建立分析模型，選定初始力學參數，施加初始地應力，模擬初始地應力場，計算開挖釋放荷載，劃分卸荷區，針對不同卸荷區，選用卸荷巖體力學參數，不同工況下巖體穩定分析； 第四步開挖方案優化設計，根據第三步的巖體穩定分析成果，對開挖方案進行優化設計，充分利用巖體自身的承載能力，其包括開挖體型優化、開挖步驟優化和施工方法優化； 第五步支護措施的採取，保護巖體，根據第三步的巖體穩定分析成果，選用合適的支護措施，保護巖體，對支護進行優化設計，其包括支護時間優化、支護區域優化和支護布置優化； 第六步監測巖體，反演分析，研究巖體的蠕變、監測成果反分析，結合工程監測數據，對巖體的力學參數進行反演，預測巖體的長期變形。
2.根據權利要求I所述的開挖卸荷巖體穩定性綜合分析方法，其特徵在於，所述的第二步的卸荷巖體力學特性研究所採用的方法選取採取現場試驗、室內模型與模擬試驗、數值模擬方法中的一種或多種結合。
3.根據權利要求I所述的開挖卸荷巖體穩定性綜合分析方法，其特徵在於，所述的第三步中的劃分卸荷區的劃分方法為通過開挖前後應力變化進行劃分，開挖前後能量變化進行劃分，位移變化劃分或/和點安全度變化劃分。
4.根據權利要求I所述的開挖卸荷巖體穩定性綜合分析方法，其特徵在於，所述的支護措施為錨杆支護、錨索支護或/和護坡支護。
全文摘要
本發明涉及一種開挖卸荷巖體穩定性綜合分析方法，它包括如下步驟第一步是巖體的基礎資料認識；第二步是卸荷巖體力學特性研究；第三步卸荷巖體多工況穩定分析；第四步開挖方案優化設計；第五步支護措施的採取，保護巖體；第六步監測巖體，反演分析。本發明在對開挖卸荷巖體穩定性進行分析時，主要思路是認識巖體、利用巖體、支護巖體到監測巖體，其綜合多學科的知識，應用系統的方法進行分析，提供了具體工程開挖卸荷巖體的穩定分析的詳細流程。
文檔編號E02D1/00GK102900062SQ20121039476
公開日2013年1月30日 申請日期2012年10月17日 優先權日2012年10月17日
發明者王樂華, 李建林, 鄧華鋒, 劉傑, 黃宜勝, 王瑞紅, 趙二平, 王宇, 王興霞, 郭永成, 孫旭曙 申請人:三峽大學