型更逼近实际，本文将喷混凝土衬砌的加效应用其周边岩体等效作浅谈地下厂房洞周岩体等效衬砌厚度的优化分析（作者：刘娟发表时间：2014年"月）摘要：水电站地下厂房洞室群空间布置复杂，洞室相互交错,同时所处地质环境存在断层、裂隙等岩体结构面，都决定了三维有限元仿真模拟的难度。在不影响洞室群整体稳定的前提下，为使离散模用来代替，即把喷层混凝土的刚度和强度等效叠加到洞室边墙的第一层单元中，模拟方法的可行性得以验证，计算成果合理，有较好的精度，为大型地下工程的分析研究提供了科学依据。同时研究不同等效衬砌厚度对围岩的变形及应力的影响，最后得出较优的等效衬砌厚度。关键字：地下厂房；岩体；等效衬砌；主应力；径向位移相应的边界条件即可。为了研究不同等效衬砌厚度对：TV554文献标志码：A电站地下厂房洞室群空间布置复杂，洞室相互交错，同时所处地质环境存在层状岩体以及断层、裂隙等岩体结构面，都决定了三维有限元仿真模拟的难度。由于喷混凝土衬砌厚度很薄，只有15〜30cm厚，与大型的地下洞室群整体尺寸相比，微乎其微。故在不影响洞室群整体稳定的前提下，为使离散模型更逼近实际，常常将喷混凝土衬砌的加固效应用其周边岩体等效作用来代替，即把喷层混凝土的刚度和强度等效叠加到洞室边墙的第一层单元中。根据变形一致原理，该层单元的等效变形模量E和粘聚力C按以下公式计算：其中：Er、Cr、Ec、Cc分别为岩体和混凝土的变模、粘聚力，hr、he分别为岩体和混凝土的厚度，E、C为岩体的等效变模、等效粘聚力。该种对衬砌的模拟方法已成功应用于多个工程，如蟠龙抽水蓄能电站地下厂房洞室群围岩稳定分析；瀑布沟、索风营水电站大型地下洞室群围岩稳定及加固效果分析等，计算成果合理，有较好的精度，为大型地下工程的分析研究提供了科学依据。在midas/GTS里对该等效衬砌法的实现：将洞周等效岩体改变参数，在支护阶段直接激活力的影响，建模时分别考虑了厚度为0.9m、1.5m,2.1m的等效衬砌，对结果对比分析，选取更接近实际混凝土衬砌的等效方案。岩的变形及应1•工程算例(1)基本概况某地下厂房开挖尺寸为204.70x26.70x68.50m,采用C20喷混凝土衬砌，厚15cm,锚杆：ct>28mm@1.5x1.5m,L=6/8m;挂钢筋网：（p8mm@20><20cmo基于对称性，取厂房跨度的一半13.35m,厚度取半个机组段长14.5m,建立三维模型如下图：(2)计算规模模型采用四节点四面体单元，共11932节点，53647个单元，其中锚杆单元数是1000o2•计算结果分析依照初步拟定的施工开挖顺序，由上至下共分八步开挖，计算中按边开挖、边支护的模式，即开挖当层与支护上一层同时进行。对比几种工况的计算结果，无论从围岩应力、位移、塑性区等来比较，结果都很接近，其中2.1m的等效衬砌比0.9m的等效衬砌跟实衬砌法计算结果偏离稍大，但浮动范围有限，现取洞周四个具有代表性的特征点的计算结果(开挖完工后)参见表仁表2。分析表1与表2不难发现用岩体等效衬砌代替喷混凝土衬砌，对洞周的位移影响极小。0.9m厚的等效衬砌计算结果与实衬砌计算结果基本相同，2.1m等效衬砌计算结果较0.9m的产生的洞周位移要稍微小些，但总的变化幅度仅0.9%左右；围岩应力稍有异样，但变化变化幅度仅0.4%〜5%;对于塑性区分布规律，四种方案的计算结果，开挖完工后的塑性破坏区都共同出现在洞室周边拐角处。采用洞室周边岩体等效衬砌来代替喷混凝土衬砌作用，对洞室围岩稳定性分析起到基本相同的效应，这种模拟方法将大大减少前处理的建模工作量。3•结语(1)借用实例进行建模，建模时同时考虑了洞周几种厚度的等效岩体衬砌，分别计算并对结果进行对比分析。就施工期洞室群的围岩稳定性而言，等效衬砌法和实衬砌法，起到基本相同的支护效应,阐明了该方法的合理性与可行性。故在水电站地下厂房施工开挖的三维非线性模型中，其衬砌支护模拟采用等效衬砌法，可以大大减少前处理工作量。(2)本文只是做了初步探索，建模时只考虑了三种指定厚度的岩体等效衬砌，对比结果分析出更接近实际的等效厚度。若能采用非线性优化方法迭代得出最优的等效衬砌厚度，将是以后的研究重点。