地下厂房洞室群渗流场及渗控措施效果数值分析

采用三维渗流场有限元方法,模拟地下厂房洞室群稳定渗流场。建立三维渗流场有限元分析模型,精确模拟排水孔的位置。通过多工况的计算,详细分析地下厂房洞室群渗流特性以及其中帷幕及排水幕的渗流控制效果,同时探讨坝基及消力戽排水孔间距对渗流场的影响。计算结果表明：地下厂房洞室群天然水位较高,渗流控制措施对厂房洞室群渗流场可起到很好的控制作用,排水孔的排水减压作用明显,防渗帷幕能够有效降低扬压力以及水力坡降的分布,有利于围岩稳定。另外,坝基及消力戽排水孔间距对渗流场影响并不明显。     

百色水电站地下厂房洞室群围岩渗流场分析

运用渗流场有限单元法求解的固定网格的结点虚流量法和排水孔排水子结构技术，并定义了溢流型排水孔、逸流型排水孔和排水孔开关器，在水力等效多孔隙介质渗流模型假定的基础上，能对工程复杂渗流场问题进行精细的求解。对广西百色水电站地下厂房洞室群围岩区的渗流场进行了多工况的三维计算，论证和分析了各洞室围岩区的渗流场特性，渗流场水头和引水隧洞衬砌外水压力分布的规律，以及防渗与排水设施渗控方案的合理性和还存在的缺点，并提出相应的改进意见。     

地下厂房洞室群渗流场数值分析

采用三维渗流场有限元方法,模拟地下厂房渗流场。建立渗流场有限元分析模型,并且精确模拟排水孔的位置。通过三种工况的计算,详细地分析地下厂房渗流特性以及排水幕及帷幕的渗流控制效果。结果表明:地下厂房洞室群的天然水位相对较高,渗流控制措施可以很好的控制地下厂房洞室群的渗流场分布,排水孔的减压排水效果明显,防渗帷幕可以有效地降低水力坡降以及扬压力的分布,有利于围岩稳定。     

“等效窄缝”排水孔幕有限元数值模拟研究

文章应用SEEP3D软件对某重力坝段进行准三维渗流场模拟,采用具有各向异性渗透性能的等效窄缝(等效结构面)模拟排水孔幕;通过是否考虑排水孔两个工况的比较分析,得出模拟排水孔幕得到良好的效果。     

基于VOF 法的碾压混凝土坝自由渗流场数值模拟

碾压混凝土坝渗流属于有浸润面的自由渗流,如何准确地确定浸润面位置是自由渗流场分析的关键及难点。同时,目前大坝渗流研究中多对地质条件、坝体细节以及排水孔进行较大程度的简化处理。针对上述问题,本文建立了包含不同地层、不良地质体、帷幕、排水孔以及坝体的碾压混凝土坝三维统一模型,采用耦合VOF法的三维非稳态水气两相流渗流模型,实现了对碾压混凝土坝复杂自由渗流场的数值模拟。运用该模型模拟某水电站碾压混凝土坝段正常蓄水位下的渗流场,结果表明:防渗帷幕和排水孔能够有效地改善渗流场分布,渗流控制作用明显;上游帷幕处的水力梯度最大值达到32.64,可能会对帷幕造成破坏,应引起足够重视。最后将现场监测点水头和排水孔出水量的模拟值与现场实测值进行对比,平均误差分别为1.57%和8.70%,模拟值与现场实测值基本吻合,验证了该模型的可靠性。     

混凝土坝坝基排水孔间距对渗流场的影响数值分析

采用三维渗流场有限元方法,模拟坝基渗流场。建立三维渗流场有限元分析模型,精确模拟排水孔的位置。分别计算排水孔间距为2m、3m、4m三种工况下坝基渗流场,详细分析和探讨坝基及消力戽排水孔间距对渗流场的影响。分析表明,排水孔间距越小,排出的渗流量相应增加,扬压力有所减低,但是坝基排水孔、坝体下游消力戽排水孔间距由3m减小到2m或增加到4 m时,对坝基整体渗流场及坝基扬压力影响并不明显,所以坝基内的排水孔间距可以取为较大值。     

空气单元法模拟渗流场分析中的排水孔

应用“空气单元”模拟渗流场分析中的排水孔。将排水孔看作是以一定的渗透系数表征其排水作用的介质单元,并将其像渗流计算域中其他岩块、土体单元一样加入到传统的有限元渗流汁算方法中。对一地下洞室中排水孔算例进行分析,给出相应的渗透系数取值范围,证明该法为含排水设施结构的渗流计算提供了较大的方便,减轻了数据前期处理的工作量、降低丁由于人为约束条件而带来的误荠,具有一定的工程应用价值。     

白鹤滩水电站地下厂区渗流控制数值模拟与评价

白鹤滩水电站工程规模巨大,工程地质及水文地质条件复杂。地下厂房采用首部开发方案,水库蓄水后,围岩渗流特性将成为影响地下厂房围岩稳定和正常运行的重要因素,地下厂区防渗排水问题突出。根据水文地质条件及枢纽布置情况,为改善厂房围岩的渗透稳定性并减小厂区渗漏量,将厂区与大坝防渗排水系统连成整体,采取防渗帷幕、排水孔幕相结合、前后分开布置的渗流控制措施。采用非稳定三维渗流场有限元分析方法,对左岸地下厂区运行期地下水渗流场进行模拟分析。研究结果表明:地下厂区防渗排水系统布置方案总体合理、有效,渗流控制效果显著,满足地下厂房系统的运行要求。     

深圳抽水蓄能电站厂房洞室群优选渗控方案分析

利用求解有自由面渗流场改进的节点虚流量全域迭代法，结合精确的排水孔模拟技术，对深圳抽水蓄能电站运行期地下引水管线区及厂房洞室群围岩区三维渗流场进行了有限元仿真分析，着重研究了优选方案中高压岔管开裂时引水支管区域防渗排水系统的渗流特性．研究表明，该区域设置封闭性防渗帷幕加排水孔幕组合防渗体系，能有效控制高压引水管开裂时的高压渗水，改善该区岩体渗透比降分布，保证了下游厂房运行期的安全．     

抽水蓄能电站三维整体渗流场有限元建模技术

结合洪屏抽水蓄能电站,提出了一种适用于模拟复杂地下洞室群、密集排水孔幕和各种混合坝型的渗流场三维整体建模技术.首先通过计算机自动平面解码和结点对接技术完成超单元网格的生成,再利用超单元网格自动剖分和排水孔二次剖分技术精细模拟密集排水孔幕等渗控措施,实现了复杂地质条件和边界条件下抽水蓄能电站整体三维渗流有限元模型的自动生成,解决了独立模型边界不协调等一系列问题,为类似工程渗控优化前处理提供一种新的思路.     

高地温隧洞温度场三维数值模拟分析

在高地温条件下,温度场是影响引水隧洞结构稳定的重要因素。为了研究不同工况下引水隧洞的温度场特性,以新疆布仑口—公格尔水电站高地温引水隧洞为依托,采用有限元仿真模拟的方法建立三维模型,对不同工况下高地温引水隧洞围岩及衬砌结构的稳态温度场特性进行了模拟计算,并取衬砌结构及围岩不同测点的温度场特性值进行对比分析。结果显示:受洞口及掌子面影响,围岩及衬砌温度随洞深增大可分为平缓段和骤升段两个阶段,且呈非线性变化。衬砌腰拱与顶拱内表面温差随洞深增大逐渐减小,且与工况有关,施工期最大值为1.26℃,运行期最大值为0.22℃。从模拟结果与实测结果的对比分析可知,实测与模拟所得围岩温度场分布特性相同。研究成果可为高地温引水隧洞热力耦合分析及其洞室稳定性提供了理论依据,同时也可为高地温区相关工程提供参考。     

基于有条件联合承载机理的导流隧洞衬砌 安全与加固措施研究

针对高边墙的导流隧洞,结合某导流洞工程实例,建立了包含衬砌、围岩和支护结构在内的数值分析模型,采用有限抗拉强度材料反映衬砌与围岩间粘结强度有限的受力特征,分析了封堵期间在外水压力作用下衬砌与围岩的有条件联合承载特性,进而校核了衬砌结构的安全性。结果表明：随着衬砌与围岩粘结强度的降低,衬砌应力数值随之增加,所需最小抗剪厚度也越来越大;当衬砌厚度不满足条件时,可将衬砌内钢筋与外围锚杆绑扎或在衬砌内表面施加锚筋桩加固;相比钢筋与外围锚杆绑扎的加固措施,锚筋桩加固措施更为有效。     

富水地区隧洞衬砌开裂的外水 压力原因分析

某无压输水隧洞在富水地区修建,检修时发现混凝土衬砌出现严重裂缝,与围岩之间存在连续脱空。为此,采用三维有限元法,按照渗流场变化历史对隧洞渗流和应力场进行了模拟计算,结果表明,外水压力可能是造成衬砌开裂的原因,并提出了降低衬砌外水压力和拉应力的处理措施建议。现场监测表明本文的计算方案和成果合理。     

考虑渗流效应下的常吉高速公路隧道数值模拟

针对常德—吉首高速公路中蓖麻溪双连拱隧道工程,使用计算软件FLAC3D,在考虑水的渗流效应和不考虑水的渗流效应的两种情况下,分别对隧道围岩进行三维数值分析。得到了两种情况下的隧道围岩在分步开挖时的应力场、位移场的变化情况,以及围岩稳定性的分析。结论表明,考虑渗流效应的隧道围岩应力小于不考虑渗流效应时计算出的围岩应力;考虑渗流效应的围岩竖向位移远大于不考虑渗流作用的围岩竖向位移,而两种情况下的水平位移则相差不大;考虑渗流情况下的围岩的稳定性比不考虑渗流情况稍差。结论将为该隧道施工和防渗设计提供依据。     

两河口水电站地下厂房渗流控制布置方案研究

介绍两河口水电站地下厂房区的防渗排水系统布置.根据厂房区的工程地质和水文地质条件,建立三维有限元计算模型.分析了初步设计方案地下厂房区的渗流场特性以及防渗排水系统的特点,探讨了岩体的渗透性和排水孔间距变化对渗流场的影响.分析表明,该渗流控制方案是可行的,并建议幕后排水孔距为3 m.     

深埋水工隧洞衬砌渗透压力控制措施研究

我国西部高山峡谷地区水电站工程地下水位高, 深埋水工隧洞衬砌外水压力大, 防渗排水措施要求高。为减小作用于衬砌上的外水压力, 提高衬砌结构的安全性和经济性, 同时减小排水对地下环境的影响, 需要采取合理的围岩防渗排水措施。结合某在建水电站工程, 拟采用固结灌浆、排水孔等防渗排水措施, 建立泄洪洞的三维有限元模型, 精细模拟固结灌浆和排水孔作用, 研究不同方案下隧洞围岩浸润面变化和衬砌所受渗透压力分布规律。结果表明:泄洪洞深部固结灌浆可大幅减少围岩地下水内渗, 有效降低对地下水位的影响, 有利于生态环境保护;排水孔的排水降压作用显著, 可有效减小衬砌所受外水压力。若需兼顾考虑地下水环境影响及有效减小衬砌所受外水压力时, 可采用深固结灌浆联合浅排水孔的处理方案, 且建议固结灌浆范围为5~8 m, 排水孔深度1~2 m。     

深埋洞室群围岩渗流场分析及渗控效果初步评价

采用三维有限元精细模拟技术,对某抽水蓄能电站工程复杂渗流场进行计算,重点研究了深埋高压输水隧洞和岔洞钢筋混凝土衬砌开裂状态下洞室群围岩的渗流场分布特征。研究表明,在高压岔洞下游侧高压支管区设置防渗帷幕和排水孔幕组合防渗体系,对衬砌开裂状态下的高压渗水有显著控制作用,使该区域渗控效果基本满足要求,为下游厂房长期安全运行提供了保障。     

不良地质引水隧洞开挖支护应力变形数值模拟研究

选取围岩强度低、变形量大的不良地质段为代表断面进行计算分析,建立了FLAC3D模型,研究隧洞开挖支护围岩的变应力变形情况。结果表明:隧洞的开挖破坏了围岩的原始应力场,隧洞径向轴力释放,切向应力集中,隧洞顶拱位置形成了比较明显的开挖松动圈。隧洞支护后,支护措施承受部分围岩压力,围岩应力得到改善,隧洞围岩变形明显减小,开挖断面变形整体趋于均匀,隧洞周边塑性区有所改善,因此支护措施对围岩变形起明显的限制作用。     

高地温条件下深埋隧洞围岩温度—应力分析及施工对策

以位于西昆仑山区的齐热哈塔尔水电站引水发电隧洞高地温洞段为例,初步分析了工程区隧洞高地温洞段大地热流背景及其形成机理,针对隧洞围岩的高地温分布特征,建立典型高地温洞段地质模型,利用有限元软件模拟隧洞施工贯通通水后的围岩岩体温度场,并由此来推断热应力对于围岩稳定性的影响。结果表明,围岩温度90℃以上、空气温度50℃以上的高地温洞段,内外温差大于10℃(里低外高),若采用无衬砌和一次支护方案对高地温洞段围岩进行支护,该洞段内大部分区域的最大主拉应力将超过C25混凝土的抗拉强度,易产生整体拉裂破坏;若采用钢筋混凝土衬砌结构方案,则可以通过增加衬砌结构的配筋量来降低其最大主应力值,此时隧洞围岩及衬砌结构均未出现整体拉裂破坏。研究成果能够为保证该高地温隧洞的安全运行提供可靠的设计依据。