隧洞软岩高外水洞段支护结构稳定应力分析

2017-08-09丁佳峰孙其臣何晓萌

水利水电工程设计 2017年2期

丁佳峰孙其臣何晓萌

隧洞软岩高外水洞段支护结构稳定应力分析

丁佳峰孙其臣何晓萌

采用ANSYS和PHASE2相结合的方法对隧洞软岩高外水洞段进行有限元计算，包括渗流计算和支护结构稳定应力分析。利用了ANSYS软件中三维考虑排水管排水效果的渗流场计算的优势，又结合了PHASE2程序对隧洞开挖计算的专业性，使存在外水软岩洞段支护结构稳定计算更简便，结果安全可靠，可为高外水隧洞考虑排水效果支护的设计和施工提供参考。

ANSYS PHASE2 支护稳定

地下隧洞由于施工开挖卸载、地应力释放和地下水的影响，将产生应力重分布和渗流重分布，从而危及围岩的稳定性。地下岩体的稳定分析一直是工程地质和岩体力学非常重要的研究课题。支护结构对隧洞围岩稳定性起着非常重要的作用，故保证支护结构的稳定性是确保围岩稳定的主要因素。本文中采用ANSYS软件模拟渗流场，用“空气单元法”模拟排水管，即在正常作用下的排水孔实际是一个充满空气的中空的柱状体，也可以把它看作是比一般渗流介质的渗透性大得多的特殊介质。这样，就可以用一定的渗透系数来表征排水孔的“渗透性能”，并按照其它实体单元的计算方法，对它进行渗流计算。采用国际通用的岩土专业有限元计算程序PHASE2分析计算支护结构，模拟出隧洞在施工过程和运行过程中围岩变形和支护结构变形规律，为围岩和结构稳定性分析提供了依据。