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由于我国能源、交通、国防发展的需要,特别是水电能源的开发,使得大型和超大型地下工程规模已成为发展的主要方向。地下厂房及相关洞室的规模越来越大,以大跨度、高边墙、多交叉以及结构复杂为特征。地下洞室围岩稳定与支护设计是地下工程的关键技术。随着计算机技术的发展,数值模拟在地下洞室的围岩稳定分析与支护设计上得到了空前的发展。可以应用于地下洞室围岩稳定分析的数值方法和计算软件很多,有限单元法由于它自身的特点,更适合于计算岩土材料的应力应变问题。基于有限单元法的PLAXIS程序就是现在国际上使用广泛的用来计算岩土工程及地下洞室围岩稳定的应用软件之一。
本文的研究内容主要分三部分:第一部分是理论准备,首先介绍了研究区的地质情况,介绍了影响围岩稳定的因素;第二部分,介绍了数值计算理论和有限元理论。由于目前在国内水电工程中,支护问题没有规范可遵循,主要是依据工程经验,这样在数值计算中锚固参数的选取难度很大。大型复杂地下洞室群的开挖,势必引起洞室群围岩位移场和应力场的调整,过大的变形和应力集中都会造成围岩的破坏,对洞室的稳定产生影响。本文应用二维有限元程序PLAXIS分析了围岩的应力和变形,并依次为根据,确定了地下洞室的形状,借助于二维有限单程序PLAXIS对地下洞室开挖和锚固支护进行了多工况的模拟计算,考虑因素主要是锚固参数中的锚杆间距和锚杆长度,数值计算得出的经济合理支护方案.锚喷支护。第三部分主要是讨论了地下气库在地震等极端状况围岩的温度性问题,并验证了所选取的锚喷支护是安全、合理、可行的。总之,本文得出的结论对设计和施工具有一定的指导意义。