地下建筑結(jié)構(gòu)的計(jì)算方法

1、第四章 地下建筑結(jié)構(gòu)的計(jì)算方法本講內(nèi)容計(jì)算方法的發(fā)展現(xiàn)狀和計(jì)算方法荷載結(jié)構(gòu)法地層結(jié)構(gòu)法 算例1234u早期，經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)；u19世紀(jì)初 剛性結(jié)構(gòu)的計(jì)算理論，如壓力線理論等；u19世紀(jì)后期，彈性連續(xù)拱形框架計(jì)算理論，并據(jù)以進(jìn)行截面設(shè)計(jì)； 隨后，地下建筑結(jié)構(gòu)在主動荷載作用下發(fā)生彈性變形的同時，將受到地層對其變形產(chǎn)生的約束作用。將這類約束作用假設(shè)為彈性抗力，地下建筑結(jié)構(gòu)的計(jì)算理論便有了與地面結(jié)構(gòu)不同的特點(diǎn)。由此建立了典型的假定抗力方法、彈性地基梁的力法（1956）、角變位移法及不均衡力矩與側(cè)力傳播法等 ；u20世紀(jì)以來，按連續(xù)介質(zhì)力學(xué)理論，已經(jīng)建立的方法既有解析解和數(shù)值計(jì)算法；u20世紀(jì)70年代，新奧法

2、，仿真計(jì)算技術(shù)，反饋設(shè)計(jì)方法。 1.計(jì)算方法現(xiàn)狀和計(jì)算方計(jì)算方法現(xiàn)狀和計(jì)算方法法4.1 地下建筑結(jié)構(gòu)計(jì)算方法的發(fā)展l19世紀(jì)以前采用經(jīng)驗(yàn)方法l19世紀(jì)初，將地下結(jié)構(gòu)作為剛性結(jié)構(gòu)l19世紀(jì)后期，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的出現(xiàn)，按照框架結(jié)構(gòu)計(jì)算l20世紀(jì)中期，開始考慮地層的彈性抗力l20世紀(jì)70年代，數(shù)值計(jì)算方法被引入4.2 地下建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法l荷載-結(jié)構(gòu)方法根據(jù)地層壓力計(jì)算荷載結(jié)構(gòu)力學(xué)方法計(jì)算內(nèi)力構(gòu)件截面設(shè)計(jì)p常用結(jié)構(gòu)力學(xué)方法靜定結(jié)構(gòu)內(nèi)力與位移計(jì)算隔離體梁、剛架、拱的內(nèi)力計(jì)算梁、剛架、拱的位移計(jì)算梁、剛架、拱的內(nèi)力圖q(x)Q(x)+d Q(x)M(x)+d M(x)Q(x)M(x)dx)(d)(d2

3、2xqxxM xqxxQ dd)(d)(dxQxxM v剪力圖上某點(diǎn)處的切線斜率等于該點(diǎn)處荷載集度的大小。v彎矩圖上某點(diǎn)處的切線斜率等于該點(diǎn)處剪力的大小。dxxq(x)靜定結(jié)構(gòu)內(nèi)力計(jì)算方法當(dāng)結(jié)構(gòu)只受載荷作用的影響時，支座不移動當(dāng)結(jié)構(gòu)只受載荷作用的影響時，支座不移動c0，位移計(jì)算公式為：位移計(jì)算公式為： dMdvQduN產(chǎn)生的內(nèi)力。虛設(shè)力狀態(tài)中單位力所 M Q Ndu、dv、d 為微段的變形cRdMdvQduN 靜定結(jié)構(gòu)位移計(jì)算的一般公式超靜定結(jié)構(gòu)內(nèi)力與位移計(jì)算力法位移法力矩分配法矩陣位移法彈性地基梁力法：以多余力為基本未知量位移條件求多余力其它反力內(nèi)力位移法：結(jié)點(diǎn)位移為基本未知量平衡條件求位移

4、桿端彎矩內(nèi)力力法與位移法轉(zhuǎn)動剛度：轉(zhuǎn)動剛度：使A端旋轉(zhuǎn)單位角度時，在A端需加的力矩稱為AB 桿在A 端的轉(zhuǎn)動剛度。表示：SABilEIMSABAB44 ABMAB=1=1lABSAB=1l力矩分配法112112124iSM14532M11311313iSM114114143iSM115115153iSM11514131215141312)(SSSSMMMMM151413121SSSSM分配系數(shù)：力矩平衡方程：1（1 1）在剛結(jié)點(diǎn)處加上附加剛臂，使原結(jié)構(gòu)成為單）在剛結(jié)點(diǎn)處加上附加剛臂，使原結(jié)構(gòu)成為單跨靜定梁的組合體，計(jì)算分配系數(shù)。（結(jié)構(gòu)處跨靜定梁的組合體，計(jì)算分配系數(shù)。（結(jié)構(gòu)處于鎖住狀態(tài)）于鎖住

5、狀態(tài)）（2 2）計(jì)算桿端的固端彎矩，求結(jié)點(diǎn)不平衡力矩。）計(jì)算桿端的固端彎矩，求結(jié)點(diǎn)不平衡力矩。（3 3）將不平衡力矩反號后，按分配系數(shù)、傳遞系）將不平衡力矩反號后，按分配系數(shù)、傳遞系數(shù)進(jìn)行分配、傳遞。（將鎖住的結(jié)點(diǎn)放松）數(shù)進(jìn)行分配、傳遞。（將鎖住的結(jié)點(diǎn)放松）（4 4）將各桿的固端彎矩、分配彎矩和傳遞彎矩相）將各桿的固端彎矩、分配彎矩和傳遞彎矩相加求得各桿的最后彎矩。加求得各桿的最后彎矩。（5 5）繪內(nèi)力圖。）繪內(nèi)力圖。l工程類比法地下建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)受到多種復(fù)雜因素的影響，理論計(jì)算存在很多不確定性，計(jì)算結(jié)果的合理性需借助經(jīng)驗(yàn)類比方法進(jìn)行判斷 國際隧協(xié)認(rèn)為可將其歸納為以下四種模型：以參照已往隧道工

6、程的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行工程類比為主的經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法；以現(xiàn)場量測和實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)為主的用實(shí)設(shè)計(jì)方法，例如以洞周位移量測值為根據(jù)的收斂限制法；作用反作用模型，例如對彈性地基圓環(huán)和彈性地基框架建立的計(jì)算法等；連續(xù)介質(zhì)模型，包括解析法和數(shù)值法，解析法中有封閉解，也有近似解，數(shù)值計(jì)算法目前主要是有限單元法。 1.計(jì)算方法現(xiàn)狀和計(jì)算方計(jì)算方法現(xiàn)狀和計(jì)算方法法 1.計(jì)算方法現(xiàn)狀和計(jì)算方計(jì)算方法現(xiàn)狀和計(jì)算方法法 按照多年來地下建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的實(shí)踐，我國采用的設(shè)計(jì)方法似可分屬以下四種設(shè)計(jì)模型：(一)荷載結(jié)構(gòu)模型 荷載結(jié)構(gòu)模型采用荷載結(jié)構(gòu)法計(jì)算襯砌內(nèi)力，并據(jù)以進(jìn)行構(gòu)件截面設(shè)計(jì)。其中襯砌結(jié)構(gòu)承受的荷載主要是開挖洞室后由松動巖土的自

7、重產(chǎn)生的地層壓力。這一方法與設(shè)計(jì)地面結(jié)構(gòu)時習(xí)慣采用的方法基本一致，區(qū)別是計(jì)算襯砌內(nèi)力時需考慮周圍地層介質(zhì)對結(jié)構(gòu)變形的約束作用。 (二)地層結(jié)構(gòu)模型 地層結(jié)構(gòu)模型的計(jì)算理論即為地層結(jié)構(gòu)法。其原理，是將襯砌和 1.計(jì)算方法現(xiàn)狀和計(jì)算方計(jì)算方法現(xiàn)狀和計(jì)算方法法地層視為整體，在滿足變形協(xié)調(diào)條件的前提下分別計(jì)算襯砌與地層的內(nèi)力，并據(jù)以驗(yàn)算地層的穩(wěn)定性和進(jìn)行構(gòu)件截面設(shè)計(jì)。(三)經(jīng)驗(yàn)類比模型 由于地下結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)受到多種復(fù)雜因素的影響，使內(nèi)力分析即使采用了比較嚴(yán)密的理論，計(jì)算結(jié)果的合理性也常仍需借助經(jīng)驗(yàn)類比予以判斷和完善，因此，經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法往往占據(jù)一定的位置。經(jīng)驗(yàn)類比模型則是完全依靠經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)地下結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)模型。

8、 (四)收斂限制模型 收斂限制模型的計(jì)算理論也是地層結(jié)構(gòu)法，其設(shè)計(jì)方法則常稱為收斂限制法，或稱特征線法。 1.計(jì)算方法現(xiàn)狀和計(jì)算方計(jì)算方法現(xiàn)狀和計(jì)算方法法 圖4-1為收斂限制法原理的示意圖。圖中縱坐標(biāo)表示結(jié)構(gòu)承受的地層壓力，橫坐標(biāo)表示洞周的徑向位移。其值一般都以拱頂為準(zhǔn)測讀計(jì)算，曲線為地層收斂線，曲線為支護(hù)特征線。兩條曲線的交點(diǎn)的縱坐標(biāo)（Pe）即為作用在支護(hù)結(jié)構(gòu)上的最終地層壓力，橫坐標(biāo)（ue）則為襯砌變形的最終位移。因洞室開挖后一般需隔開一段時間后才施筑襯砌，圖4-3中以u0值表示洞周地層在襯砌修筑前已經(jīng)發(fā)生的初始自由變形值。 圖4-1收斂限制法原理的示意圖 1.計(jì)算方法現(xiàn)狀和計(jì)算方計(jì)算方法現(xiàn)

9、狀和計(jì)算方法法 2、荷載結(jié)構(gòu)法 荷載結(jié)構(gòu)法認(rèn)為地層對結(jié)構(gòu)的作用只是產(chǎn)生作用在地下建筑結(jié)構(gòu)上的荷載（包括主動地層壓力和被動地層抗力），襯砌在荷載的作用下產(chǎn)生內(nèi)力和變形，由此建立的計(jì)算方法稱為荷載結(jié)構(gòu)法。 早年常用的彈性連續(xù)框架（含拱形構(gòu)件）法、假定抗力法和彈性地基梁（含曲梁）法等都可歸屬于荷載結(jié)構(gòu)法。其中假定抗力法和彈性地基梁法都形成了一些經(jīng)典計(jì)算法，而類屬彈性地基梁法的計(jì)算法又可按采用的地層變形理論的不同分為局部變形理論計(jì)算法和共同變形理論計(jì)算法。其中局部變形理論因計(jì)算過程較為簡單而常用 。設(shè)計(jì)原理 荷載結(jié)構(gòu)法的設(shè)計(jì)原理，是認(rèn)為隧道開挖后地層的作用主要是對襯砌結(jié)構(gòu)產(chǎn)生荷載，襯砌結(jié)構(gòu)應(yīng)能安全可靠

10、地承受地層壓力等荷載的作用。計(jì)算時先按地層分類法或由實(shí)用公式確定地層壓力，然后按彈性地基上結(jié)構(gòu)物的計(jì)算方法計(jì)算襯砌的內(nèi)力，并進(jìn)行結(jié)構(gòu)截面設(shè)計(jì)。 2、荷載結(jié)構(gòu)法 2、荷載結(jié)構(gòu)法 計(jì)算原理 2、荷載結(jié)構(gòu)法 計(jì)算原理 2、荷載結(jié)構(gòu)法 計(jì)算原理 2、荷載結(jié)構(gòu)法 計(jì)算原理 2、荷載結(jié)構(gòu)法 計(jì)算原理 3 地層結(jié)構(gòu)法定義： 地層結(jié)構(gòu)法把地下結(jié)構(gòu)與地層作為一個受力變形的整體，按照連續(xù)介質(zhì)力學(xué)原理來計(jì)算地下建筑結(jié)構(gòu)以及周圍地層的變形；不僅計(jì)算出襯砌結(jié)構(gòu)的內(nèi)力及變形，而且計(jì)算周圍地層的應(yīng)力，充分體現(xiàn)周圍地層與地下建筑結(jié)構(gòu)的相互作用由于地層結(jié)構(gòu)法相對荷載結(jié)構(gòu)法，充分考慮了地下結(jié)構(gòu)與周圍地層的相互作用。 結(jié)合具體的施

11、工過程可以充分模擬地下結(jié)構(gòu)以及周圍地層在每一個施工工況的結(jié)構(gòu)內(nèi)力以及周圍地層的變形更能符合工程實(shí)際。因此，在今后的研究和發(fā)展中地層結(jié)構(gòu)法將得到廣泛應(yīng)用和發(fā)展。 地層結(jié)構(gòu)法主要包括如下幾部分內(nèi)容：地層的合理化模擬、結(jié)構(gòu)模擬、施工過程模擬以及施工過程中結(jié)構(gòu)與周圍地層的相互作用、地層與結(jié)構(gòu)相互作用的模擬。n 計(jì)算初始地應(yīng)力 3 地層結(jié)構(gòu)法 - 1.設(shè)計(jì)原理 3 地層結(jié)構(gòu)法 - 1.設(shè)計(jì)原理 3 地層結(jié)構(gòu)法 -2.本構(gòu)模型 3 地層結(jié)構(gòu)法 - 2.本構(gòu)模型 3 地層結(jié)構(gòu)法 - 2.本構(gòu)模型 3 地層結(jié)構(gòu)法 - 2.本構(gòu)模型 3 地層結(jié)構(gòu)法 - 2.本構(gòu)模型（二） 梁單元與上節(jié)荷載結(jié)構(gòu)法中“單元剛度矩陣

12、的計(jì)算”相同。（三）桿單元（四）接觸面單元 3 地層結(jié)構(gòu)法 - 2.本構(gòu)模型 3 地層結(jié)構(gòu)法 - 2.本構(gòu)模型 3 地層結(jié)構(gòu)法 -3.施工過程的模擬 開挖過程的模擬一般通過在開挖邊界上施加釋放荷載實(shí)現(xiàn)。將一個相對完整的施工階段稱為施工步，并設(shè)每個施工步包含若干增量步，則與該施工步相應(yīng)的開挖釋放荷載可在所包含的增量步中逐步釋放，以便較真實(shí)地模擬施工過程。具體計(jì)算中，每個增量步的荷載釋放量可由釋放系數(shù)控制。 3 地層結(jié)構(gòu)法 -3.施工過程的模擬 3 地層結(jié)構(gòu)法 -3.施工過程的模擬 4.算例 概述概述 地層結(jié)構(gòu)法主要包括如下幾部分內(nèi)容：地層結(jié)構(gòu)法主要包括如下幾部分內(nèi)容：地層的合理化模擬、地層的合理

13、化模擬、結(jié)構(gòu)模擬、施工過程模擬以及施工過程中結(jié)構(gòu)與周圍地層的相互結(jié)構(gòu)模擬、施工過程模擬以及施工過程中結(jié)構(gòu)與周圍地層的相互作用、地層與結(jié)構(gòu)相互作用的模擬作用、地層與結(jié)構(gòu)相互作用的模擬。針對不同的地下建筑結(jié)構(gòu)類針對不同的地下建筑結(jié)構(gòu)類型，可進(jìn)行相應(yīng)的合理簡化、采用相對適合的本構(gòu)模型進(jìn)行數(shù)值型，可進(jìn)行相應(yīng)的合理簡化、采用相對適合的本構(gòu)模型進(jìn)行數(shù)值模擬。模擬。 地層的模擬地層的模擬 經(jīng)過多年的發(fā)展，地層材料發(fā)展了多種模型，有各向同性線經(jīng)過多年的發(fā)展，地層材料發(fā)展了多種模型，有各向同性線彈性、非線性彈性及彈塑性體或橫觀各向異性、正交各向異性線彈性、非線性彈性及彈塑性體或橫觀各向異性、正交各向異性線彈性體

14、；考慮周圍地層時間效應(yīng)的粘彈性、粘彈塑性模型；由于彈性體；考慮周圍地層時間效應(yīng)的粘彈性、粘彈塑性模型；由于地下水在圍巖及土體中的滲流，先后發(fā)展了滲流耦合模型，考慮地下水在圍巖及土體中的滲流，先后發(fā)展了滲流耦合模型，考慮到土體中孔隙水壓力的變化，發(fā)展了固結(jié)模型等。到土體中孔隙水壓力的變化，發(fā)展了固結(jié)模型等。4.算例 -1.概述 針對巖體所表現(xiàn)出的非線性、時間效應(yīng)，應(yīng)用較多是彈塑性模針對巖體所表現(xiàn)出的非線性、時間效應(yīng)，應(yīng)用較多是彈塑性模型和粘彈性模型型和粘彈性模型。彈塑性模型有多種屈服準(zhǔn)則，例如。彈塑性模型有多種屈服準(zhǔn)則，例如DruckerPrager屈服準(zhǔn)則、屈服準(zhǔn)則、Mohr-Coulomb準(zhǔn)

15、則、劍橋模型，以及多種硬化準(zhǔn)則、劍橋模型，以及多種硬化準(zhǔn)則等。粘彈性模型有準(zhǔn)則等。粘彈性模型有Maxwell、開爾文模型以及三元件模型等多開爾文模型以及三元件模型等多種模型，以上模型反映巖體不可逆、剪脹、應(yīng)變軟化、各向異性等種模型，以上模型反映巖體不可逆、剪脹、應(yīng)變軟化、各向異性等種種不同情況。種種不同情況。土體介質(zhì)，非線性彈性、劍橋模型、固結(jié)模型以及土體介質(zhì)，非線性彈性、劍橋模型、固結(jié)模型以及粘彈塑性模型應(yīng)用較多。粘彈塑性模型應(yīng)用較多。 對巖體內(nèi)部存在的節(jié)理、裂隙等常見的地質(zhì)現(xiàn)象，一般為接觸對巖體內(nèi)部存在的節(jié)理、裂隙等常見的地質(zhì)現(xiàn)象，一般為接觸面材料，采用節(jié)理單元模擬。面材料，采用節(jié)理單元模

16、擬。4.算例 -2.施工過程的模擬（一）時空效應(yīng) （二）初始地應(yīng)力的計(jì)算 （三）施工過程的有限元模擬 (四) 注漿模擬 4.算例 -3.結(jié)構(gòu)的模擬 地下建筑結(jié)構(gòu)的合理化模擬對結(jié)構(gòu)內(nèi)力有很大影響。錨噴支護(hù)一般采用桿單元模擬，也可對錨桿加固區(qū)的圍巖取用提高的、加以考慮；支撐、鋼支架及襯砌一般采用梁單元模擬。襯砌結(jié)構(gòu)也可采用四邊形等參單元模擬，地下連續(xù)墻、樁一般也采用梁單元模擬。桿單元或梁單元都可以采用彈塑性模型、粘彈性模型以及和溫度有關(guān)的本構(gòu)關(guān)系。 對盾構(gòu)隧道的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，可以采用均質(zhì)圓環(huán)模型、梁彈簧模型等。梁彈簧模型充分反映了結(jié)構(gòu)的連接和受力特性；對梁彈簧模型，管片采用直(曲)梁單元模擬，管片之間

17、以及環(huán)間接頭用彈簧單元模擬。 4.算例 -4.地層與結(jié)構(gòu)的相互作用 （一）地層與結(jié)構(gòu)相互作用的模擬 支護(hù)結(jié)構(gòu)和地層間相互作用，采用接觸面單元模擬。并利用塑性理論接觸面單元建立非線性本構(gòu)關(guān)系。當(dāng)法向應(yīng)力為壓應(yīng)力時，采用莫爾庫侖屈服條件，不難導(dǎo)出其剪切滑移的塑性矩陣。 (二) 雙層襯砌之間的相互作用 雙層襯砌之間的相互作用有兩種模擬方式，分別用接觸面單元和彈簧元模擬。應(yīng)用彈簧元模擬時，分別用徑向、環(huán)向彈簧模擬兩層之間的法向作用、剪切作用，彈簧參數(shù)根據(jù)實(shí)驗(yàn)和經(jīng)驗(yàn)選取。工程實(shí)例牛欄江牛欄江滇池補(bǔ)水工程庫內(nèi)泵站地下洞室滇池補(bǔ)水工程庫內(nèi)泵站地下洞室群圍巖穩(wěn)定性分析群圍巖穩(wěn)定性分析近年來，云南省滇池流域由于

18、水環(huán)境不斷惡化，水近年來，云南省滇池流域由于水環(huán)境不斷惡化，水資源極度匱乏，嚴(yán)重制約了該地區(qū)經(jīng)濟(jì)社會可持續(xù)資源極度匱乏，嚴(yán)重制約了該地區(qū)經(jīng)濟(jì)社會可持續(xù)發(fā)展發(fā)展 ；牛欄江牛欄江滇池補(bǔ)水工程除為滇池補(bǔ)水、治理滇池滇池補(bǔ)水工程除為滇池補(bǔ)水、治理滇池污染外，還立足長遠(yuǎn)緩解了昆明、曲靖的水資源短污染外，還立足長遠(yuǎn)緩解了昆明、曲靖的水資源短缺問題缺問題 ；作為牛欄江作為牛欄江滇池補(bǔ)水工程的核心項(xiàng)目之一庫內(nèi)滇池補(bǔ)水工程的核心項(xiàng)目之一庫內(nèi)泵站的地下洞室群，總共投資泵站的地下洞室群，總共投資44.0444.04億元億元。庫內(nèi)地下洞室群平面布置圖地下廠房位于干河右岸，廠區(qū)巖溶發(fā)育，廠房地下地下廠房位于干河右岸，廠

19、區(qū)巖溶發(fā)育，廠房地下埋深約埋深約110m110m，洞室均位于地下水位以下，外水壓力，洞室均位于地下水位以下，外水壓力達(dá)達(dá)0.420.420.58MPa0.58MPa，地下水涌水量大。，地下水涌水量大。 邊墻局部穩(wěn)定性差，以邊墻局部穩(wěn)定性差，以類圍巖為主，因地下廠房類圍巖為主，因地下廠房跨度大，不排除遇溶洞的可能性跨度大，不排除遇溶洞的可能性 頂拱易產(chǎn)生掉塊、塌方，頂拱巖體也以頂拱易產(chǎn)生掉塊、塌方，頂拱巖體也以IIIIII類圍巖為類圍巖為主主 。所以圍巖穩(wěn)定問題是庫內(nèi)泵站地下廠房的主要問題所以圍巖穩(wěn)定問題是庫內(nèi)泵站地下廠房的主要問題工程問題計(jì)算網(wǎng)格計(jì)算網(wǎng)格整個三維模型尺寸為348m370m282

20、m，整個模型由581202個單元和99785個節(jié)點(diǎn)組成，計(jì)算網(wǎng)格如圖所示 庫內(nèi)泵站江地下洞室群幾何模型調(diào)壓井模型網(wǎng)格 主廠房模型網(wǎng)格 交通洞模型網(wǎng)格 通風(fēng)洞模型網(wǎng)格 引水隧洞模型網(wǎng)格 工作豎井模型網(wǎng)格 壓力管道模型網(wǎng)格 計(jì)算條件計(jì)算條件邊界條件和初始應(yīng)力條件：計(jì)算模型除邊坡設(shè)為邊界條件和初始應(yīng)力條件：計(jì)算模型除邊坡設(shè)為自由邊界外，模型底部自由邊界外，模型底部(z=1620m)(z=1620m)設(shè)為固定約束設(shè)為固定約束邊界，模型四周設(shè)為法向約束邊界。在初始條件邊界，模型四周設(shè)為法向約束邊界。在初始條件中考慮水平構(gòu)造應(yīng)力為自重應(yīng)力的中考慮水平構(gòu)造應(yīng)力為自重應(yīng)力的1.51.5倍。倍。支護(hù)：根據(jù)設(shè)計(jì)支

21、護(hù)方案，各地下廠房及洞室均支護(hù)：根據(jù)設(shè)計(jì)支護(hù)方案，各地下廠房及洞室均考慮襯砌支護(hù)，施加襯砌支護(hù)時考慮圍巖應(yīng)力釋考慮襯砌支護(hù)，施加襯砌支護(hù)時考慮圍巖應(yīng)力釋放放70%70%。主廠房襯砌為掛網(wǎng)噴混凝土結(jié)構(gòu)，拱頂。主廠房襯砌為掛網(wǎng)噴混凝土結(jié)構(gòu)，拱頂厚度厚度1m1m，邊墻厚度為，邊墻厚度為1.5m1.5m?？尚行匝芯繄蟾嬷薪ā？尚行匝芯繄蟾嬷薪ㄗh拱頂施加議拱頂施加1520m1520m預(yù)應(yīng)力錨索，邊墻隨機(jī)預(yù)應(yīng)力錨索，邊墻隨機(jī)46m46m錨錨桿支護(hù)，在廠房開挖過程中未考慮錨桿和錨索支桿支護(hù)，在廠房開挖過程中未考慮錨桿和錨索支護(hù)護(hù)計(jì)算過程計(jì)算過程 所考慮的地下洞所考慮的地下洞室群中，壓力室群中，壓力管道、施工

22、井管道、施工井、通風(fēng)管和交、通風(fēng)管和交通洞一次性挖通洞一次性挖除，主廠房和除，主廠房和調(diào)壓井分九層調(diào)壓井分九層開挖。主廠房開挖。主廠房分層開挖所對分層開挖所對應(yīng)的高程如圖應(yīng)的高程如圖所示所示 模型所再用巖體力學(xué)參數(shù)如表所示模型所再用巖體力學(xué)參數(shù)如表所示計(jì)算步驟：計(jì)算步驟： 考慮到設(shè)計(jì)院提出的施工方案，并結(jié)合計(jì)考慮到設(shè)計(jì)院提出的施工方案，并結(jié)合計(jì)算分析的需要，這里將本次計(jì)算分析采用的計(jì)算算分析的需要，這里將本次計(jì)算分析采用的計(jì)算步驟簡述如下：步驟簡述如下： 1 1、計(jì)算初始地應(yīng)力（在天然地下水位下），按水、計(jì)算初始地應(yīng)力（在天然地下水位下），按水平構(gòu)造應(yīng)力豎向應(yīng)力的平構(gòu)造應(yīng)力豎向應(yīng)力的1.51.

23、5倍考慮；倍考慮； 2 2、開挖交通洞，并考慮其襯砌支護(hù)；、開挖交通洞，并考慮其襯砌支護(hù)； 3 3、開挖工作井，并考慮其襯砌支護(hù)；、開挖工作井，并考慮其襯砌支護(hù)； 4 4、開挖通風(fēng)管，并考慮其襯砌支護(hù)；、開挖通風(fēng)管，并考慮其襯砌支護(hù)； 5 5、開挖第一層主廠房，考慮圍巖應(yīng)力釋放、開挖第一層主廠房，考慮圍巖應(yīng)力釋放70%70%； 6 6、施加第一層襯砌結(jié)構(gòu)，計(jì)算開挖過程中將天然、施加第一層襯砌結(jié)構(gòu)，計(jì)算開挖過程中將天然地下水作用于第一層襯砌上的水荷載，并施加襯地下水作用于第一層襯砌上的水荷載，并施加襯砌上；砌上； 7 7、重復(fù)第五、第六步直至主廠房完全開挖、重復(fù)第五、第六步直至主廠房完全開挖地下廠房開挖前初始應(yīng)力狀態(tài)分析地下廠房開挖前初始應(yīng)力狀態(tài)分析n天然狀態(tài)下邊坡初始應(yīng)力分布特征天然狀態(tài)下邊坡初始應(yīng)力分布特征初始地應(yīng)力條件下，巖體第一主應(yīng)力分布 初始地應(yīng)力條件下，巖體第三主應(yīng)力分布n 交通洞、工作井和通風(fēng)洞開挖后應(yīng)力