專利名稱：一種開挖卸荷巖體穩(wěn)定性綜合分析方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種開挖卸荷巖體穩(wěn)定性綜合分析方法，屬于水利水電工程領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
卸荷巖體力學(xué)研究涉及 到多個學(xué)科，如工程地質(zhì)、勘測技術(shù)、工程力學(xué)、工程結(jié)構(gòu)和施工、工程數(shù)學(xué)、計(jì)算機(jī)和經(jīng)濟(jì)學(xué)等學(xué)科。卸荷巖體力學(xué)問題的解決需要用系統(tǒng)工程的原理與方法來研究。傳統(tǒng)的巖體穩(wěn)定分析方法中很少考慮巖體開挖卸荷引起巖體質(zhì)量損傷劣化的特性，較少利用系統(tǒng)工程的原理與方法來分析。正是巖體開挖后，巖體部分方向處于卸荷的應(yīng)力狀態(tài)，巖體在加荷與卸荷應(yīng)力狀態(tài)下其力學(xué)特性如力學(xué)參數(shù)、巖體質(zhì)量、各向異性、尺寸效應(yīng)、屈服準(zhǔn)則及本構(gòu)關(guān)系相差較大，有必要采用適合開挖卸荷巖體力學(xué)特性的分析方法對其進(jìn)行穩(wěn)定分析評價。目前，國內(nèi)外開展開挖卸荷巖體力學(xué)特性的研究越來越多，但就具體工程的穩(wěn)定性分析評價進(jìn)行如此系統(tǒng)綜合分析的不多見。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種系統(tǒng)綜合的分析流程，從認(rèn)識巖體、利用巖體、支護(hù)巖體到監(jiān)測巖體的全過程，涉及多學(xué)科的綜合分析方法。本發(fā)明采用的技術(shù)方案一種開挖卸荷巖體穩(wěn)定性綜合分析方法，它包括如下步驟第一步是巖體的基礎(chǔ)資料認(rèn)識，對具體的工程實(shí)際而言，首先應(yīng)從地質(zhì)條件分析入手，在分析地質(zhì)資料結(jié)合現(xiàn)場勘探時，弄清區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造穩(wěn)定性、研究區(qū)域地形地貌、研究區(qū)域地層巖性、研究區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造、研究區(qū)域水文地質(zhì)條件、研究區(qū)域地應(yīng)力分布特征和巖體初始力學(xué)參數(shù)，其為后續(xù)步驟的前提條件；第二步是卸荷巖體力學(xué)特性研究，在巖體的基礎(chǔ)資料的基礎(chǔ)上對巖體開挖后的卸荷效應(yīng)進(jìn)行研究，它包括卸荷巖體力學(xué)參數(shù)、卸荷巖體質(zhì)量評價、卸荷巖體各向異性、卸荷巖體尺寸效應(yīng)、卸荷巖體屈服準(zhǔn)則及卸荷巖體本構(gòu)關(guān)系，這部分是卸荷巖體力學(xué)研究的核心內(nèi)容，目的是掌握巖體力學(xué)特性與進(jìn)一步認(rèn)識巖體；第三步卸荷巖體多工況穩(wěn)定分析，結(jié)合工程實(shí)際，采用數(shù)值模擬的方法對開挖卸荷巖體進(jìn)行穩(wěn)定分析，具體為建立分析模型，選定初始力學(xué)參數(shù)，施加初始地應(yīng)力，模擬初始地應(yīng)力場，計(jì)算開挖釋放荷載，劃分卸荷區(qū)，針對不同卸荷區(qū)，選用卸荷巖體力學(xué)參數(shù)，不同工況下巖體穩(wěn)定分析；第四步開挖方案優(yōu)化設(shè)計(jì)，根據(jù)第三步的巖體穩(wěn)定分析成果，對開挖方案進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，充分利用巖體自身的承載能力，其包括開挖體型優(yōu)化、開挖步驟優(yōu)化和施工方法優(yōu)化；第五步支護(hù)措施的采取，保護(hù)巖體，根據(jù)第三步的巖體穩(wěn)定分析成果，選用合適的支護(hù)措施，保護(hù)巖體，對支護(hù)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，其包括支護(hù)時間優(yōu)化、支護(hù)區(qū)域優(yōu)化和支護(hù)布置優(yōu)化；
第六步監(jiān)測巖體，反演分析，研究巖體的蠕變、監(jiān)測成果反分析，結(jié)合工程監(jiān)測數(shù)據(jù)，對巖體的力學(xué)參數(shù)進(jìn)行反演，預(yù)測巖體的長期變形。上述的第二步的卸荷巖體力學(xué)特性研究所采用的方法選取采取現(xiàn)場試驗(yàn)、室內(nèi)模型與模擬試驗(yàn)、數(shù)值模擬方法中的一種或多種結(jié)合。上述的第三步中的劃分卸荷區(qū)的劃分方法為通過開挖前后應(yīng)力變化進(jìn)行劃分，開挖前后能量變化進(jìn)行劃分，位移變化劃分或/和點(diǎn)安全度變化劃分。上述的支護(hù)措施為錨桿支護(hù)、錨索支護(hù)或/和護(hù)坡支護(hù)。本發(fā)明取得的技術(shù)效果本發(fā)明在對開挖卸荷巖體穩(wěn)定性進(jìn)行分析時，主要思路是認(rèn)識巖體、利用巖體、支護(hù)巖體到監(jiān)測巖體，其綜合多學(xué)科的知識，應(yīng)用系統(tǒng)的方法進(jìn)行分析，提供了具體工程開挖卸荷巖體的穩(wěn)定分析的詳細(xì)流程。·


圖I為本發(fā)明的分析流程圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的實(shí)施方式做進(jìn)一步的說明。參見圖1，一種開挖卸荷巖體穩(wěn)定性綜合分析方法，它包括如下步驟第一步是巖體的基礎(chǔ)資料認(rèn)識，對具體的工程實(shí)際而言，首先應(yīng)從地質(zhì)條件分析入手，在分析地質(zhì)資料結(jié)合現(xiàn)場勘探時，弄清區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造穩(wěn)定性、研究區(qū)域地形地貌、研究區(qū)域地層巖性、研究區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造、研究區(qū)域水文地質(zhì)條件、研究區(qū)域地應(yīng)力分布特征和巖體初始力學(xué)參數(shù)，其為后續(xù)步驟的前提條件；第二步是卸荷巖體力學(xué)特性研究，在巖體的基礎(chǔ)資料的基礎(chǔ)上對巖體開挖后的卸荷效應(yīng)進(jìn)行研究，它包括卸荷巖體力學(xué)參數(shù)、卸荷巖體質(zhì)量評價、卸荷巖體各向異性、卸荷巖體尺寸效應(yīng)、卸荷巖體屈服準(zhǔn)則及卸荷巖體本構(gòu)關(guān)系，這部分是卸荷巖體力學(xué)研究的核心內(nèi)容，目的是掌握巖體力學(xué)特性與進(jìn)一步認(rèn)識巖體，卸荷巖體力學(xué)特性研究所采用的方法選取米取現(xiàn)場試驗(yàn)、室內(nèi)模型與模擬試驗(yàn)、數(shù)值模擬方法中的一種或多種結(jié)合；第三步卸荷巖體多工況穩(wěn)定分析，結(jié)合工程實(shí)際，采用數(shù)值模擬的方法對開挖卸荷巖體進(jìn)行穩(wěn)定分析，具體為建立分析模型，選定初始力學(xué)參數(shù)，施加初始地應(yīng)力，模擬初始地應(yīng)力場，計(jì)算開挖釋放荷載，劃分卸荷區(qū)，針對不同卸荷區(qū)，選用卸荷巖體力學(xué)參數(shù)，不同工況下巖體穩(wěn)定分析，劃分卸荷區(qū)的劃分方法為通過開挖前后應(yīng)力變化進(jìn)行劃分，開挖前后能量變化進(jìn)行劃分，位移變化劃分或/和點(diǎn)安全度變化劃分；第四步開挖方案優(yōu)化設(shè)計(jì)，根據(jù)第三步的巖體穩(wěn)定分析成果，對開挖方案進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，充分利用巖體自身的承載能力，其包括開挖體型優(yōu)化、開挖步驟優(yōu)化和施工方法優(yōu)化；第五步支護(hù)措施的采取，保護(hù)巖體，根據(jù)第三步的巖體穩(wěn)定分析成果，選用合適的支護(hù)措施，保護(hù)巖體，支護(hù)措施為錨桿支護(hù)、錨索支護(hù)或/和護(hù)坡支護(hù)，對支護(hù)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，其包括支護(hù)時間優(yōu)化、支護(hù)區(qū)域優(yōu)化和支護(hù)布置優(yōu)化；第六步監(jiān)測巖體，反演分析，研究巖體的蠕變、監(jiān)測成果反分析，結(jié)合工程監(jiān)測數(shù)據(jù)，對巖體的力學(xué)參數(shù)進(jìn)行反演，預(yù)測巖體的長期變形。
權(quán)利要求
1.一種開挖卸荷巖體穩(wěn)定性綜合分析方法，其特征在于，它包括如下步驟 第一步是巖體的基礎(chǔ)資料認(rèn)識，對具體的工程實(shí)際而言，首先應(yīng)從地質(zhì)條件分析入手，在分析地質(zhì)資料結(jié)合現(xiàn)場勘探時，弄清區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造穩(wěn)定性、研究區(qū)域地形地貌、研究區(qū)域地層巖性、研究區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造、研究區(qū)域水文地質(zhì)條件、研究區(qū)域地應(yīng)力分布特征和巖體初始力學(xué)參數(shù)，其為后續(xù)步驟的前提條件； 第二步是卸荷巖體力學(xué)特性研究，在巖體的基礎(chǔ)資料的基礎(chǔ)上對巖體開挖后的卸荷效應(yīng)進(jìn)行研究，它包括卸荷巖體力學(xué)參數(shù)、卸荷巖體質(zhì)量評價、卸荷巖體各向異性、卸荷巖體尺寸效應(yīng)、卸荷巖體屈服準(zhǔn)則及卸荷巖體本構(gòu)關(guān)系，這部分是卸荷巖體力學(xué)研究的核心內(nèi)容，目的是掌握巖體力學(xué)特性與進(jìn)一步認(rèn)識巖體； 第三步卸荷巖體多工況穩(wěn)定分析，結(jié)合工程實(shí)際，采用數(shù)值模擬的方法對開挖卸荷巖體進(jìn)行穩(wěn)定分析，具體為建立分析模型，選定初始力學(xué)參數(shù)，施加初始地應(yīng)力，模擬初始地應(yīng)力場，計(jì)算開挖釋放荷載，劃分卸荷區(qū)，針對不同卸荷區(qū)，選用卸荷巖體力學(xué)參數(shù)，不同工況下巖體穩(wěn)定分析； 第四步開挖方案優(yōu)化設(shè)計(jì)，根據(jù)第三步的巖體穩(wěn)定分析成果，對開挖方案進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，充分利用巖體自身的承載能力，其包括開挖體型優(yōu)化、開挖步驟優(yōu)化和施工方法優(yōu)化； 第五步支護(hù)措施的采取，保護(hù)巖體，根據(jù)第三步的巖體穩(wěn)定分析成果，選用合適的支護(hù)措施，保護(hù)巖體，對支護(hù)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，其包括支護(hù)時間優(yōu)化、支護(hù)區(qū)域優(yōu)化和支護(hù)布置優(yōu)化； 第六步監(jiān)測巖體，反演分析，研究巖體的蠕變、監(jiān)測成果反分析，結(jié)合工程監(jiān)測數(shù)據(jù)，對巖體的力學(xué)參數(shù)進(jìn)行反演，預(yù)測巖體的長期變形。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的開挖卸荷巖體穩(wěn)定性綜合分析方法，其特征在于，所述的第二步的卸荷巖體力學(xué)特性研究所采用的方法選取采取現(xiàn)場試驗(yàn)、室內(nèi)模型與模擬試驗(yàn)、數(shù)值模擬方法中的一種或多種結(jié)合。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的開挖卸荷巖體穩(wěn)定性綜合分析方法，其特征在于，所述的第三步中的劃分卸荷區(qū)的劃分方法為通過開挖前后應(yīng)力變化進(jìn)行劃分，開挖前后能量變化進(jìn)行劃分，位移變化劃分或/和點(diǎn)安全度變化劃分。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的開挖卸荷巖體穩(wěn)定性綜合分析方法，其特征在于，所述的支護(hù)措施為錨桿支護(hù)、錨索支護(hù)或/和護(hù)坡支護(hù)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種開挖卸荷巖體穩(wěn)定性綜合分析方法，它包括如下步驟第一步是巖體的基礎(chǔ)資料認(rèn)識；第二步是卸荷巖體力學(xué)特性研究；第三步卸荷巖體多工況穩(wěn)定分析；第四步開挖方案優(yōu)化設(shè)計(jì)；第五步支護(hù)措施的采取，保護(hù)巖體；第六步監(jiān)測巖體，反演分析。本發(fā)明在對開挖卸荷巖體穩(wěn)定性進(jìn)行分析時，主要思路是認(rèn)識巖體、利用巖體、支護(hù)巖體到監(jiān)測巖體，其綜合多學(xué)科的知識，應(yīng)用系統(tǒng)的方法進(jìn)行分析，提供了具體工程開挖卸荷巖體的穩(wěn)定分析的詳細(xì)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(yōu)先權(quán)日2012年10月17日
發(fā)明者王樂華, 李建林, 鄧華鋒, 劉杰, 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(xué)