4.4地下下結構穩定分分析主要方法法1、地質分析析法2、工程類比比法3、巖體結構構分析法4、數值分析析法5、地質力學學模型試驗法法1、地質分析析法通過地質勘測測手段，了解解與圍巖穩定定有關的巖石石、巖體特性性，區域與局局部地質構造造、巖體地應應力場、地下下水等等幾個個主要因素的的特點，通過過區域綜合分分析，確定洞洞室穩定性。。這往往是地質質人員使用的的主要方法2、工程類比比法根據擬建的工工程區域的地地質條件、巖巖體特性和工工程特征，通通過與類似條條件下已經建建成的、成功功或失敗的地地下工程實例例的對比，進進行驗算和綜綜合分析，從從而判斷擬建建的地下結構構工程的圍巖巖穩定性。3、巖體結構構分析法了解巖體結構構和弱面強度度性質，以及及地應力分布布情況后，可可根據地下結結構設計和施施工方案確定定所謂“工程程力”，即由由施工開挖、、建造引起的的卸載或加載載力。再借助赤平極極射投影、實實體比例投影影、或塊體坐坐標投影法等等進行圖解分分析，初步從從幾何關系和和運動學角度度判斷巖塊的的穩定。在上述步驟的的基礎上，再再采用極限平平衡理論，對對由“弱面””和凌空面組組成的“可能能的布穩定塊塊體”進行穩穩定性校核計計算，求出塊塊體上的抗滑滑力和滑動力力之間的比值值，即得到塊塊體的穩定安安全系數。這種方法實際際上也形成了了數值方法中中的塊體分析析理論的基礎礎。4、數值分析析法(1)數值分分析方法的類類型伴隨電子計算算機的應用而而發展起來的的現代計算力力學數值分析析方法，現在在已經成為地地下洞室圍巖巖穩定分析的的最重要的手手段之一，在在近三十年的的時間里，發發展速度之快快、應用范圍圍之廣都是驚驚人的。用于于連續介質的的有：有限單單元法（FEM）、邊界單元法(BEM)、拉格郎日元法法(FLAC，FastLagrangionAnalysisforContinua,2Dand3D)；用于非連續介介質的有：關關鍵塊體理論論（KBT,KeyBlockTheory）、離散元法(DEM,DiscreteElementMethod)、不連續變形分分析法(DDA,DiscontinuedDeformationAnalysis)；可同時用于連連續介質和非非連續介質的的數值流形法法(MEM,NumericalManifoldMethod)等等。上述各種方法法之間的耦合合方法(Coupling)，基于逆向思維維而提出的上上述各種方法法的反演分析析(InverseAnalysis)方法，以及與與優化理論相相結合的反饋饋分析(FeedbackAnalysis)方法，目前也也在地下洞室室穩定分析中中得到廣泛的的應用。但是是，應用最廣廣、最可靠、、結果最穩定定的還當屬有有限元方法。。(2)應用用有限元法進進行洞室穩定定分析的注意意點(a)二維分析時，，首先應根據據廠區的地質質資料做好廠廠房橫剖面的的選定工作，，要注意尋找找最危險的地地質橫剖面，，尤其應注意意那些不利的的地質構造面面的位置。(b)根據地質資料料，確定巖體體及構造面的的力學參數，，及可能的變變動范圍。(c)地應力的確定定，可根據有有限的地應力力實測資料對對廠區的地應應力場作回歸歸分析，結果果正確與否，，在于對試驗驗洞或初期開開挖階段實測測位移的擬合合情況。(d)由于巖體類型型的差異，其其變形及強度度性質干變萬萬化，相應的的本構模型也也種類繁多。。所用有限元元程序的本構構模型和破壞壞準則應能模模擬巖體的實實際情況。理理想的模擬比比較困難，但但應使模型和和巖體實測資資料在大部分分巖體的工作作范圍內可較較好地擬合。。數值方法研究究的最新進展展不但體現在在對較為成熟熟的數值方法法，如有限元元、邊界元、、離散元法等等的不斷更新新和發展，對對現有大型商商業程序的二二次開發，同同時也體現在在不斷有新的的算法和程序序的出現。如如對三維離散散元和三維DDA程序成功開發發，以及剛體體有限元法、、廣義有限元元法、運動單單元法、界面面元法、無單單元法的提出出等等。用于于系統優化和和人工智能方方法的遺傳算算法、蟻群算算法、細胞發發生器算法和和模擬退火算算法等等。5、地質力學學模型試驗試驗研究方法法包括現場試驗方法法和室內模型型試驗方法，也是保保證地下工程程正確設計、、安全施工的的必不可少的的一種研究方方法。它與數數值計算方法法相輔相成，，互相驗證，，優勢互補。。近年來也有有很大進展。。大型三軸剛性性伺服實驗機機已經較廣泛泛地用于巖石石材料全應力力路徑參數測測定。電鏡掃掃描和CT技術已用于巖巖體材料的微微觀或細觀結結構研究。各種地應力測測量技術，如如應力恢復法法、應力解除除法、應變恢恢復法、應變變解除法、水水壓致裂法、、聲發射法、、X射線法、重力力法等也廣泛泛應用于地下下洞室工程。。就二維和三維維物理模型試試驗來說，由由于模型是真真實的客觀物物理實體，更更能真實地全全面地反映出出各種結構在在空間和時間間上的相對關關系，以及它它們在施工或或運行過程模模擬中的力學學性征，因而而歷來在水利利水電工程設設計中受到重重視。水力學學模型試驗、、泥沙模型試試驗、研究壩壩體和基礎共共同作用的地地質力學模型型試驗等，已已經有了較為為成熟的試驗驗技術，并取取得了豐富的的成果。地質力學模型型試驗方法即按照一定的的相似理論，，采用適當的的模型材料，，模擬實際的的巖體結構、、材料特性、、地應力場分分布和地下結結構工程開挖挖及支護方式式。通過接觸觸或非接觸測測量手段，了了解地下結構構圍巖的變形形分布、應力力分布、屈服服破壞形態和和破壞過程，，從而對地下下結構穩定性性作出評價和和預測。但是地下洞室室工程的模型型試驗卻由于于難度太大而而相對發展較較慢。以往的的地下工程的的模型試驗規規模很小，大大都是二維的的，試驗條件件也進行了很很大的簡化。。例如1985年進行的的二灘地下廠廠房的二維平平面應變模型型試驗，模型型幾何比尺為為1:350，應力場是是均勻應力場場，模型平面面倒置在地面面，不考慮自自重應力等。。還有的模型型洞室是事先先制作好的，，洞室內部充充填剛性塊體體，模擬開挖挖時，將塊體體逐一抽出。。這些當然都都與工程實際際相差過大。。究其原因，，最主要的則則是模擬地下下洞室施工過過程的三維模模型試驗難度度太大。例如如三維地應力力場的模擬原原理和技術、、洞室群開挖挖尤其是內部部洞室隱蔽開開挖技術的實實現、內部物物理量量測方方法等等，因因而幾十年來來一直沒有顯顯著進展。大型地下洞室室群三維模型型試驗由于地下水電電站向超大型型、多洞室、、高地應力方方向的發展，，進行地下廠廠房洞室群大大型三維地質質力學模型試試驗這一極具具挑戰性的任任務，提到了了議事日程。。國家電力公司司成都勘測設設計研究院和和清華大學水水利水電工程程系在這一點點上達成共識識，為開展超超大型地下洞洞室群三維地地質力學模型型試驗研究工工作創造了條條件。通過發揮清華華大學綜合性性大學的優勢勢，與清華大大學機械學院院、中國水科科院以及國際際研究機構合合作，采用離離散化多主應應力面三維加加載系統、步步進機械臂和和微型掘進機機技術、微型型高精度位移移量測技術、、聲波測試技技術、光纖測測量及內窺攝攝影技術等，，解決了地下下洞室群地質質力學模型試試驗中的復雜雜三維地應力力場仿真、隱隱蔽開挖模擬擬及內部量測測等關鍵技術術問題，取得得了突破性重重要成果。經驗判斷地下下洞室的穩定定對于中等強度度、結構面不不發育的較完完整巖體，可可以看作均質質、各向同性性材料；如果果地應力以自自重應力為主主，可以作如如下經驗判斷斷（設巖體強度度為Ro，自重應力為o＝h）條件穩定性支護措施o/Ro0.12~0.15穩定薄層噴砼5～10cm0.12o/Ro0.3基本穩定噴砼10～15cm0.3o/Ro0.5臨界狀態錨桿＋掛網噴砼15cmo/Ro0.5不穩定封閉式鋼筋砼襯砌4.5地下下洞室的支護護為保證施工的的安全和地下下結構的長期期穩定，適當當的支護是完完全必要的。。近30年來，，對支護的認認識發生了革革命性的改變變，過去盛行行了50多年年的普氏理論論被新奧法的的新概念所代代替。人們認認識到支護并并非唯一的保保持地下結構構圍巖穩定的的手段，發揮揮圍巖的自承承能力，使支支護與圍巖相相互作用，共共同形成穩定定的復合承載載環，才是最最為經濟有效效的支護方式式。但是究竟采用用哪一種支護護方式，應該該視地質構造造、巖體強度度、原始應力力、洞室布置置的不同而分分別考慮。一般支護型式式有三種：1、柔性支護護2、剛性支護護3、復合型支支護1、柔性支護護如噴砼、鋼纖纖維噴砼、鋼鋼筋網噴砼、、自應力錨桿桿、預應力錨錨桿、預應力力錨索等等，，以及它們的的組合2、剛性支護護如現澆混凝土土襯砌、鋼筋筋混凝土襯砌砌、預制鋼筋筋混凝土襯砌砌管片、鋼拱拱架配合較厚厚的噴混凝土土等剛度很大大的支護3、復合型支支護即采用柔性支支護作為初期期支護或稱為為一次支護，，以保證施工工期的穩定和和安全；待圍圍巖變形趨于于穩定后，采采用剛性支護護作為永久性性支護或稱為為二次支護，，以保證運行行期的長期穩穩定，同時增增加運行人員員的安全感。。對過水隧洞洞則又起到減減少糙率的作作用。系統支護及隨隨機支護1、系統支護護設計是根據據地質條件、、巖石分類和和工程規模等等指標，不作作精確的計算算，采用工程程類比法進行行設計，給出出噴砼的厚度度、錨桿的長長度、間距、、直徑、布置置方式、預應應力值（一般般給張力值，，以噸為單位位）等。2、隨機支護護則是在施工工過程中根據據新揭示的地地質現象、巖巖體材料性質質以及施工監監測資料等數數據，對系統統支護設計進進行的修正、、補充或緊急急處理措施。。一般通過監監測反饋分析析結論作出。。支護型式選擇擇的原則1、一般首先先考慮柔性支支護2、完整堅硬硬的巖體一般般主要控制表表面松動的巖巖塊，選用柔柔性支護，特特別注意應力力集中部位和和拉應力區的的支護適當加加強3、軟弱破碎碎、節理裂隙隙密集發育的的巖體，硬采