糯扎渡电站地下工程施工进入高峰期

最近，播扎渡电站地下厂房运输洞开挖完成，转入混凝土施工，加上先期6号施工支洞和尾水隧洞实现贯通，目前主厂房内主要施工通道已经全部打通，施工通道实现了串联，多个工作面同时施工的格局已形成，这标志着引水发电系统已进入到施工高峰期。     

基于ANSYS Fluent的隧洞施工通风数值模拟研究

基于计算流体力学理论,采用k-ε紊流模型,运用ANSYS Fluent软件对卡鲁玛水电站尾水隧洞10号支洞施工通风布置方案进行了三维非稳态模拟。模拟结果表明:风管射流附近存在负压区,紊态射流的卷吸作用在风管射流区下方形成一个狭长型漩涡区;在射流掺混和风流对流作用下,工作面附近通风降温效果明显;射流的稀释作用和风流对流作用较快地降低了工作面附近CO质量浓度。该施工通风布置方案是合理可行的;验证了ANSYS Fluent软件用于隧洞通风模拟的可行性。     

引水隧洞独头掘进工作面风流组织与CO扩散的模拟

建立了独头引水隧洞压入式通风紊流三维高雷诺数kε数学模型，在动量方程中考虑了浮力的作用，采用PISO算法求解非稳态的风流组织和CO浓度场。应用计算流体力学软件STARCD对云南南汀河引水隧洞独头掘进工作面通风进行了模拟。结果表明独头引水隧洞掘进工作面风流流场可分为贴壁射流区，冲击射流区，回流区和涡流区；工作面附近涡流区内、风管周围以及隧洞出口边壁处存在风流停滞区；分析了不同的通风时刻隧洞内CO迁移和分布规律，并以Nakayama等的矿井通风甲烷浓度分布实验结果进行了验证，模拟结果与实验基本吻合。     

大型洞群开挖围岩稳定研究

该工程地下厂房洞群由主厂房，主变洞及尾水洞，母线洞等建筑物组成复杂地下空间结构，洞群附近有三条断层通过，因此洞群围岩稳定是整个工程建设的关键技术之一，作者采用模型试验的手段，对洞群开挖全过程围岩的应力和位移分布进行了深入研究，并对有地质构造和无地质构造两种情况进行了对比分析，根据模型试验所得出的结果，对可能采取的工程措施提出了几点建议。     

地下厂房超薄岩隔墙施工技术

CCS水电站地下厂房工程主厂房与主变室之间岩壁厚24 m ，横跨8条母线洞及电缆辅助洞、交通洞，隔墙超薄，高挖空率，采取科学合理的措施，有效的施工程序方法，保证24 m隔墙稳定的施工技术。     

水布垭地下电厂施工新设备新工艺的应用

水布垭电站地下厂房是国内大断面地下厂房之一,地质条件复杂,洞室纵横交叉,主厂房与引水洞、尾水洞、母线洞、交通洞、通风洞等主要洞室相交达14处之多,群洞稳定和交叉洞室稳定问题十分突出,施工难度大.设计和施工单位共同研究,合理布置施工支洞,优化施工程序,针对不同的工程地质条件,引用先进的施工设备,采用新技术、新工艺、新方法,快速安全而有效地在26个月内完成了地下厂房开挖、支护施工任务.     

抽水蓄能电站地下厂房布置的比较设计

基于抽水蓄能电站建设的工程实践,多方面、多角度地对不同类型的地下厂房布置从进厂方式、主厂房布置、母线洞布置、主变洞布置等进行分析对比和归纳总结,以期寻求厂房布置最优的设计方案,利于电站的土建施工、设备安装和投运后的运行管理.     

安全监测在江垭地下厂房施工中的作用

江垭地下厂房由主厂房洞、主变洞、尾调室３大主洞室及母线廊洞、引水隧洞、尾水隧洞、交通洞等附属小洞室构成复杂的沿室群结构，采用新奥法施工，及时、准确地反馈安全监测数据对保障安全有不可替代的作用，简要介绍了在地下厂房中所采用的监测方法和手段，并通过实例对安全监测在安全监测在江垭地下施工的作用进行了阐述；最后对地下工程安全监测施工中的一些经验进行了总结。     

小浪底水电站尾水管洞设计研究

小浪底水电站尾水管洞位于地下厂房洞群系统的底层，与主厂房和尾闸室垂直相交，其上是主变室和母线洞。有限元分析和模型试验研究表明，尾水管洞围岩处于硬化状态。施工设计采用系统喷锚支护和在洞脸安装张拉锚杆锁口，以确保洞室稳定，并考虑与围岩的联合作用进行混凝土衬砌的结构配筋。     

世界跨度最大的地下厂房

向家坝水电站厂房分为右岸地下厂房和左岸坝后厂房,其中右岸地下厂房安装四台单机容量800MW的水轮发电机组。向家坝水电站地下厂房是一组大型地下洞室群,包括引水洞、主厂房洞室、主变洞、母线洞、高压电缆竖井、主厂房顶部通风洞、主变(尾闸)交通洞、尾水洞及帷幕廊道和排水廊道等,其中主厂房洞室岩锚梁以下开挖跨度为31.40m,岩锚梁以上开挖跨度为33.40m,洞室高度为85.50m,是目前世界上已建及在建     

大型地下洞室群变频施工通风系统运行管理研究

针对传统的大型地下洞室群施工通风管理中存在的系统匹配性差、安装不规范、风管漏风率高、风机能耗大等问题,以确保工作面通风效果,节能降耗,规范管理为目标,依托金沙江白鹤滩水电站地下厂房洞室群,通过对大型地下洞室群施工通风系统选型配置、安装验收、运行维护等方面管理进行研究,形成了一整套通风效果良好、高效节能的变频施工通风系统运行管理体系。采用FLUENT流体数值计算软件,建立洞室群三维非稳态湍流模型,研究了主厂房施工期污染物逸散规律,并通过现场污染物测试进行了验证。数值仿真计算和现场测试结果表明:变频施工通风系统布置合理,运营维护到位,风管漏风率小于9. 5%,洞内气流组织顺畅,作业面爆破通风15 min内污染物即可随风流排出洞外,达到相关规范要求;变频风机根据不同工序调节开度,可节省电能49. 5%以上,节能效果明显。研究成果对大埋深水电站地下洞室群施工通风运行维护管理具有一定的参考意义。     

巴基斯坦尼拉姆—吉拉姆水电站地下厂房围岩稳定反演分析

为了反演尼拉姆—吉拉姆水电站地下厂房开挖及支护过程,分析施工中出现问题的原因并给出优化方案,结合工程施工期安全监测资料及地质资料,采用通用岩土分析软件MIDAS GTS NX,考虑材料非线性、不同岩性材料分区及软弱夹层地质构造的影响,选取摩尔库伦本构模型对地下厂房、主变洞室及母线洞、尾水洞开挖支护过程进行有限元模拟,提出优化结构方案并对其进行验算。结果表明:反演计算结果与现场监测资料基本吻合,软弱夹层对围岩收敛变形及应力分布有较大影响;采用优化方案后,模型最大位移分布区域较初始模型有所减小;初始模型塑性区为洞室跨度的0.57倍,优化后塑性区降为洞室跨度0.4倍。研究成果可为类似地下厂房设计提供参考。     

张河湾抽水蓄能电站地下厂房系统开挖监测分析

张河湾抽水蓄能电站装机4台,单机容量250MW。地下厂房系统由主副厂房、主变及开关室、母线洞等组成。厂房系统开挖后,监测到围岩位移迅速增大,空间位移表现明显,围岩位移和应力一般在支护后变化逐渐趋缓;围岩位移和锚杆应力曲线呈台阶式分布,从围岩位移变化、锚杆和锚索应力变化来看,厂房与主变室的交叉洞口处,变形较大,厂房上游拱座处受力较为复杂,变形也较大。说明开挖对围岩的位移影响很大,施工中支护必须及时跟进。     

白鹤滩水电站左岸地下厂房支护优化设计

白鹤滩水电站地下厂房洞室群地质条件复杂。为了确保该大型地下洞室群围岩稳定,确定出合理的系统支护参数,根据工程类比初拟锚杆、锚索等系统支护参数,利用前期地质勘测成果,精确模拟了断层、层间错动带等大型地质结构面并根据实测地应力方向及数值对模型施加地应力,从而使计算模型更贴近实际。有限元计算结果表明:施加合适的系统支护参数,地下厂房高边墙最大变形量值由80~90 mm减少至50~60 mm,高边墙塑性区深度由支护前的约8~12 m减少到支护后的约5~7 m。经与监测数据对比分析可知,数值计算结果能比较客观地反映围岩变形的量级。施工期对特殊地质部位采取了针对性加强支护措施,确保了围岩稳定和施工安全。     

三河口水利枢纽厂房边坡爆破大块率问题分析及其爆破参数优化

引汉济渭工程三河口水利枢纽厂房边坡爆破开挖施工中,出现了边坡预裂爆破半孔率不高、爆破后大块岩石较多以及根底或者马道超爆等问题,后续开挖运输过程中需要二次破碎,不但增加了施工成本,也影响施工进度、影响边坡外观效果。为了彻底解决上述问题,深入分析现场爆破作业操作流程,分析对比方案和实施过程中的问题,通过试验确定岩石强度等影响爆破效果的要素,根据实测数据进行爆破设计方案优化。结果表明:通过现场跟踪记录各工序,找出了现场存在的导致大块率过高的主要因素和原因,逐一分析解决,并通过逐次爆破后效果分析进行爆破设计优化。优化后的爆破方案基本解决了爆破后大块岩石较多的问题。这表明:结合生产开展爆破试验,能够获得安全、高效、经济的钻孔与爆破参数。     

中心喉嘴距对复合射流泵性能影响的数值模拟

基于射流传能分析理论,提出将中心射流和环形射流相结合的复合射流泵技术。为了确定较为合理的中心喉嘴距范围,通过紊流数值模拟方法研究了复合射流泵合适的中心喉嘴距范围及水力结构特征。对比分析了不同中心喉嘴距对复合射流泵流场及性能的影响。结果表明:(1)当中心喉嘴距较小时,喉管进口前存在限制流道的节流现象,易影响射流传能效果;(2)当中心喉嘴距较大时,在吸入室前端由于中心工作液与被吸液流速差较大,会产生较大的剪切损失,且喉管后端中心工作液对被吸液的提携能力低于环形工作液,导致整体传能效率偏低;(3)当中心喷嘴出口在吸入室中部附近时,整体传能效果较佳。研究确定较佳的中心喉嘴距范围为0.2～0.8倍的环形喉嘴距,其高效率区较宽广。研究成果可为复合射流泵的实际应用提供科学依据。     

有压管道充水过程水力特性三维数值模拟

运用Fluent软件建立三维模型,对某调水工程中的一段有压管道充水过程的水力特性进行三维数值模拟计算,采用PISO算法分析了管道充水过程中气体压力、水力要素及两相流流态变化情况。结果表明:充水流量的大小会导致管内气体压力的强烈变化;气体压力变化又会影响进口流速。在水体流到管道后部管壁之前,流线均匀,流态较好;之后气液两相彼此相间,流线错综复杂,流态紊乱,湍流能量较强。建议以"小流量充水原则"对类似输水管道进行试充水操作。     

引汉济渭椒溪河隧洞施工通风数值模拟研究

引汉济渭工程是陕西省为缓解关中渭河沿线城市和工业缺水问题,而提出的由汉江调水到渭河流域的大型水利工程。椒溪河段工程为穿河段,地形地质相对复杂,隧洞施工期的通风问题也相对比较严重。采用CFD(Computational Fluid Dynamics)数值模拟方法对带有支洞隧洞的通风过程进行模拟,研究几种典型工况下隧洞内的流场和浓度场在施工期时随时间的变化规律,分析掌子面以及支洞内涡流对气流及有害气体分布的影响。在气流排散通道不顺畅时,掌子面附近的涡流区域内涡流的大小和位置呈现周期性的变化,并随通风时间的增加影响范围逐渐降低。隧道爆破产生的有害气体和烟尘会随着气流的流动发生移动和扩散过程,并逐渐排向洞外。通过对隧洞主洞与支洞内气流和有害气体排散过程的研究,得出隧洞爆破后在通风作用下隧洞的掌子面附近和支洞与主洞的交叉位置处形成涡流区,涡流的产生和变化不断的消耗通风的机械能,降低通风效率,对有害气体的排散造成一定的阻滞作用,隧洞内有害气体的排散过程包括移动和扩散两方面,移动过程将CO排向洞外,扩散过程不断的降低洞内CO峰值,总结出了不同工况下隧洞内达到安全浓度的时间,对隧洞施工进度给出一定的参考意见。     

抽水蓄能电站发电机层温度均匀性研究

温湿度作为衡量人体舒适度的重要指标,在水电站气流组织研究中具有重要的研究价值。采用现场测试与数值模拟相结合的方法,首先对水电站主厂房发电机层现场测试数据进行了分析,发现发电机层温度场的分布在空间上存在着不均匀性,为此对其成因进行了分析研究。研究结果表明,这种不均匀性是由发电机层不均匀的热源布置格局与空调送风口温度的差异所导致的。根据该结果,提出了调节空调冷却水流量的优化方案,拟通过间接控制空调出口的气流温度,来改善发电机层温度的均匀性。在此基础上,对主厂房发电机层温度场优化前后的工况进行了CFD数值计算,在验证计算模型可靠性的同时,将优化前后两种工况的计算结果进行了对比。对比结果表明:优化方案能显著降低发电机层温度的不均匀系数,改善发电机层温度的均匀性,具有一定的可行性。     

二滩水电站1号泄洪洞水力特性与掺气减蚀的三维数值模拟

基于VOF法和k-ε紊流模型,对二滩1#泄洪洞进行了全流道三维数值模拟计算,获得了泄洪洞的流场及速度场、压力分布、水相分布及空腔、流速矢量等水力特征参数。计算结果表明:在原有体型通气孔侧墙部位,水流掺气不充分,出现局部负压,是造成该部位发生空蚀破坏的主要原因。本文所采用的数值模拟模型计算可以成为研究泄洪洞水力特征和掺气减蚀的一种方法。