基于锚杆等效和衬砌模拟的江坪河密集地下洞室群稳定性分析

摘要

江坪河水电站右岸地下洞群依次布置为导流洞、泄洪放空洞、溢洪道①、溢洪道②四条隧洞,洞室密集,地质条件复杂.三维模型除了模拟这些洞室外,还模拟了三个洞室出口边坡,四条较大断层,多个岩层分层及坡表的实际形态.洞室开挖后采用预应力锚索、系统锚杆、初期衬砌和二期衬砌等多种支护措施.支护计算时主要对预应力锚索和衬砌进行精细模拟;两期衬砌模拟采用三维壳体结构单元中的Shell单元模拟,通过两次位移等效分别得到修正后初期衬砌和二期衬砌变形参数;对系统锚杆采用二维"子模型"的进行等效计算,即确保了必要的计算精度,也提高了建模和计算效率.计算结果给出了加固前后的位移值图及塑性区图,加固措施使临空面的最大位移大幅降低,对塑性区域有一定的改善;利用衬砌单元可有效的读取洞室弯矩值和剪力值,所得的最危险工况下衬砌弯矩值和剪力值大小及图示的位置,为设计规范中衬砌结构配筋提供依据;根据关键点的变形趋势及洞室的最大弯矩值的变化情况对衬砌厚度进行了优化.