石头河水库灌溉支洞对发电引水系统的影响分析

结合陕西省石头河水利枢纽的布置特点,对发电引水洞与灌溉输水洞“二洞合一”的引水系统形式,建立了合理的边界条件,深入研究了发电、灌溉相结合的压力引水隧洞中的非恒定流状况,重点计算分析了灌溉支洞对发电引水系统中压力分布的影响,结论对指导类似工程的运行有参考价值,对合理利用灌溉水发电以便充分发挥水能资源的作用有理论意义.     

小湾拱坝应力监测资料分析

小湾水电站以发电为主,兼顾防洪、灌溉和库区水运等.坝址处河谷基本对称,河谷深切呈"V"字型.为深入研究小湾拱坝坝体的动、静工作性态,对小湾拱坝坝体进行应力监测;根据应力监测资料进行徐变应力计算,得到实际应力,然后利用作图、特征值统计等定性时空分析方法推断出大坝应力无明显异常;通过分析统计结果以及压应力变量分离模型得到了应力的统计模型.     

地震作用下地下洞室群整体安全系数计算与震后加固效果评价

为解决震后地下洞室围岩加固措施的加固效果评价问题,提出了地震作用下地下洞室群整体安全系数的计算途径和震后加固效果的评价方法.首先给出了基于拉剪强度同步折减思路的洞室群整体安全系数计算方法,可简便地定量评价不同工况下的洞群整体稳定程度.然后采用波动场应力法模拟汶川地震作用,对位于震中的映秀湾水电站地下洞室群震后加固措施效果进行了评价.通过对比洞室群在地震前后、加固前后的安全系数变化规律,认为采用该指标表征洞群的整体稳定性,能够有效地反映地震对洞群整体稳定的影响,并证明了震后加固措施的必要性.同时,计算对比发现,震后加固措施虽不能使洞室群的抗震性能完全恢复到汶川地震前的水平,但加固后的映秀湾地下洞室群完全能够达到规范要求的抗震设防标准,地下洞室群的长期安全稳定性能够得到保障,从而证明了震后加固措施的可靠性,为类似工程的震后修复加固设计提供了有益的参考.     

西南某水电站厂房平洞围岩变形破坏特征分析

西南某水电站厂房平洞CPD1岩性组合较为复杂,且片理面发育.根据现场调查结果显示,洞室围岩变形破坏特征主要包括三种类型：结构型破坏、构造—应力型破坏、应力型破坏.主洞围岩总体稳定性良好,部分洞段出现掉块及劈裂倾倒破坏;支洞开挖方向与片理面方向小角度相交,围岩总体自稳性较差,在高地应力情况下出现严重的弯折内鼓现象,需采取一定的支护措施.     

地下厂房洞室围岩稳定的计算问题

本文概括了用有限元计算洞室围岩稳定的若干问题,包括了计算范围、围岩分区、及地应力的输入方式。论述了地下洞室围岩应力的分布规律,其中分析了岩体特性,地应力场特性、洞型、开挖方式对围岩应力场的影响,提出了岩体流变对围岩的影响及采用计算理论的合理性。     

夹层坝基应力和稳定问题的平面非线性有限元分析

本文用平面非线性有限元法分析有软弱夹层的复杂岩基上混凝土坝坝体和坝基的应力和稳定问题,并编写有相应的计算程序。块体采用四结点等参数单元,软弱结构面则采用古德曼节理单元,并引入三结点的节理单元以模拟软弱结构面的尖灭端点。用初应力法作非线性迭代运算。剪切破坏判别采用莫尔—库仓准则。可以计算均质及复杂岩基上坝体、坝基的应力和位移以及破坏区的范围;还可模拟超载加荷,分析坝基的抗滑稳定性;同样可用于地下洞室围岩应力、位移和稳定的计算。     

地应力张量特征对地下洞室轴线方位优化的启示

高应力是深埋洞室工程围岩变形和稳定的主控因素,初始地应力对洞室围岩的力学效应主要包括开挖释放荷载和偏应力状态两个方面;地应力与洞室轴线方位的特定组合决定了洞室开挖释放荷载的量值以及围岩应力所承受偏压的程度。为了量化既定地应力分布特征下地下洞室长轴线方位的选择区间,推导了一般条件下开挖洞壁面上的法向应力随洞室长轴线与最大主应力夹角的变化规律,并提出极大值和极小值贡献度两个指标以度量主应力分量对法向应力的贡献。通过研究地应力张量在地下洞室特征平面上的Mohr应力圆特征随洞室轴线方位变化的方式获得了围岩所承受偏压程度的变化规律;同时,通过推导获得了地应力张量在水平面内大主应力方位角的解析公式,从理论上证明了当洞室轴线与地应力张量在水平面内的大主应力平行时,地下洞室开挖释放荷载取最小值。结合锦屏一级地下厂房对上述方法进行了案例分析,研究结果表明,当洞室轴线与地应力张量在水平面上的大主应力平行时,开挖释放荷载取最小值;然而,开挖释放荷载和偏压应力状态同时达到最优是困难的。对地下工程围岩稳定的影响而言,地应力是否有利取决于地应力张量的构成特征;因此,应注重对地应力张量空间特征的全面解析。     

关于地下厂房纵轴线方位的优化设计

从地下洞室周边切向应力的英格里(Inglis)公式出发，提出针对不同环境的地应力场进行地下厂房纵轴线方位优选的简便方法，并编程计算了四川二滩等多个地下厂房不同纵轴线方向所对应的洞室周边切向应力，分析不同纵轴线方向条件下洞室周边切向应力的极值，并与实际工程所选取的纵轴线方向所对应的切向应力值比较，讨论了工程所选纵轴线的合理性以及洞室周边应力的集中程度。结果表明，通过地下厂房纵轴线方位的合理选取可以改善围岩的应力状态和稳定性，减小洞壁切向应力的集中程度。     

穿黄输水隧洞盾构施工进出洞地基加固技术研究

针对南水北调中线工程穿黄河输水隧洞泥水加压式盾构施工中进出洞地基的加固问题展开研究.穿黄河输水隧洞的盾构进出洞段埋深大,水位高,地质条件复杂,经多方案比选论证,拟采用高喷和化学注浆技术对进出洞地基进行加固.对该工程的进出洞地基加固范围进行了计算分析,分别计算了北洞的水土压力,由弹性力学理论计算其土体加固厚度.根据塑性松动圈的应力条件和破坏条件计算出加固土体的宽度.对南洞按土体整体滑移失稳可能形成的圆弧滑动面来确定加固范围.     

地应力张量特征对地下洞室轴线方位优化的启示

高应力是深埋洞室工程围岩变形和稳定的主控因素,初始地应力对洞室围岩的力学效应主要包括开挖释放荷载和偏应力状态两个方面;地应力与洞室轴线方位的特定组合决定了洞室开挖释放荷载的量值及围岩所承受偏压的程度。为量化既定地应力分布特征下地下洞室长轴线方位的选择区间,推导了一般条件下开挖洞壁面上的法向应力随洞室长轴线与最大主应力夹角的变化规律,并提出极大值和极小值贡献度两个指标,以度量主应力分量对法向应力的贡献。通过研究地应力张量在地下洞室特征平面上的应力椭圆特征随洞室轴线方位变化的方式,获得了围岩所承受偏压程度的变化规律;通过推导获得了地应力张量在水平面内大主应力方位角的解析公式,从理论上证明了当洞室轴线与地应力张量在水平面内的大主应力平行时,地下洞室开挖释放荷载取最小值。结合锦屏一级地下厂房对上述方法进行案例分析,结果表明:当洞室轴线与地应力张量在水平面上的大主应力平行时,开挖释放荷载取最小值;但一般情况下,很难使开挖释放荷载和偏压应力状态同时达到最优。对地下工程围岩稳定的影响而言,地应力是否有利取决于地应力张量的构成特征,因此,应注重对地应力张量空间特征的全面解析。     

虎牙水电站重力坝动力分析

虎牙水电站位大坝为混凝土重力坝,工程区地质条件复杂、断裂分布较多,大坝地震设防烈度高达8度．考虑坝基-坝体-库水相互作用,利用ANSYS软件对非溢流坝段和深孔溢流坝段两种典型坝段进行动力分析,通过研究大坝在地震作用下的应力应变反应,论证了工程的安全可靠性。     

控制切割爆破中空孔导向机理研究

采用动态光弹性技术,探讨了在保护性石料开采中使用的控制切割爆破技术中导向空孔的存在对切割缝的控制作用,分析了工程中常见的几种空孔配置形式的导向机理。考察了爆破应力波入射空孔时空孔周边的动应力分布情况。结果发现,正是由于应力波在空孔周边附近及炮孔爆炸时高压气体的准静态共同作用形成的动拉应力集中使沿炮孔与空孔连心线方向的裂纹优先扩展形成切割主裂缝,从而达到控制切制的目的。     

小湾拱坝坝基含排水孔岩体渗流与应力耦合分析

小湾坝基岩体裂隙发育,坝基结构复杂且水推力巨大,为提高小湾坝基安全稳定性,基于含排水孔裂隙岩体渗流与应力耦合的复合单元算法,对小湾拱坝坝基含主排水孔系统裂隙岩体进行了三维渗流与应力应变耦合分析.通过算例分析,可以看出复合单元模型针对细部构造模拟时前处理简便快捷,且可真实反映裂隙、排水孔等细部构造的渗透特性;同时也可看出,小湾拱坝坝基考虑渗流与应力耦合时,水头等势线向坝基底区域集中,渗透坡降增加,同时坝基底渗流速度增加,下游区域流速有所减小.     

纤维排列方向对含圆孔的各向异性板应力场影响的仿真分析

针对含圆孔的复合材料板,在外界荷载作用下通常会引起孔周围区域的应力集中的问题。根据复变函数理论建立了计算模型。采用仿射变换的方法得到了准确描述应力场的复变应力函数。按照所建立的数学模型对含有圆形孔的复合材料板进行了应力分析。探讨了不同的纤维排列方向对孔边应力集中系数的影响。仿真分析了两个主方向的杨氏模量的变化对孔边应力的影响。     

伪随机流场法在水库渗漏检测中的应用

水库堆石坝渗漏危害坝体安全,如不及时处理,将导致严重后果。以某水库堆石坝右岸渗漏检测为例,介绍了伪随机流场法的工作原理和工作方法,采用该方法查清了右岸坝后及灌浆廊道渗漏的水库渗漏入水点,并结合坝后绕渗孔水位监测、渗漏流量监测等方法综合分析得知,检测的结果与已有的工程地质资料及水工观测资料一致。笔者同时还对渗漏通道、渗漏原因进行推断分析,为该水库渗漏修复整治提供了可靠依据。     

开孔矩形薄板应力分析的边界元法

本文根据边界元法的基本原理，利用编制的求解多连域具有体积力的平面问题的计算机程序，对无孔和开孔的矩形薄板的应力进行了分析和计算。计算结果表明，对于无孔的矩形薄板，数值解与解析解几乎相等，可见边界元法具有较高的计算精度；而对于开孔的矩形薄板，得出了孔口附近和内点的应力分布的一些重要结论，这对于理论研究和工程设计具有很重要的参考价值。     

拱坝加固扩建的新型式─—广西南丹县拉希拱坝的建设

南丹县拉希双层拱坝是一项加固扩建工程。已建砌石拱坝坝高３７．７５米，有效库容７３７万立方米，计划将坝加高到５５．２米，有效库容增至２７５５万立方米，初拟在原坝上加高，但新旧坝体结合，应力分析和基础处理等均感困难，故改用在上游另建一高为５５．２米的薄拱坝与原拱坝形成双层拱坝联合受力的方案。两层拱坝间充水，传递部分水压力。这样不仅解决了上述难题，还改善了坝肩稳定条件和坝体应力状况，节省了工程投资。工程现已投入运行。     

引汉济渭工程三河口水库拱坝坝基岩体质量特征与建基面优化选择

研究坝基岩体质量有助于合理选择建基面,为工程设计、施工和安全运行提供科学依据。以引汉济渭工程三河口水库拱坝坝基岩体为研究对象,通过对坝基开挖揭露的岩体重新进行勘探试验,利用勘探孔进行孔内电视、纵波波速及变形模量等测试工作,对坝基岩体风化特征、结构特征、变形模量与纵波波速关系等问题进行综合分析研究,特别是对坝基局部的断层破碎带及碎裂岩体能否利用等问题进行了具体分析,并对坝基岩体质量进行了工程地质分类,选出了符合实际的建基面,使大坝建基面高程由原来的501.0 m抬升至504.5 m,优化了坝基开挖深度,减少了坝基处理难度与混凝土浇筑量,缩短了工期,节约了工程投资。     

棉花滩大坝渗流监测资料分析

棉花滩大坝已蓄水运行10多年,布置有坝基扬压力、渗流量和绕坝渗流监测项目。监测资料分析表明,大坝坝基扬压力、渗漏量和绕坝渗流测孔水位主要受水位因素影响,时效分量已基本稳定,大坝渗流性态基本正常。但高水位时段5′和3″坝段的扬压力系数超过设计值,5^#横断面上测压孔水位呈上下游较高,中间测孔水位相对较低分布,与坝段基础有F18等断层穿过,地质情况复杂有关,建议加强监测和分析。     

湖水位壅高条件下堰塞体土料变形特性DEM-PFV耦合模拟研究

我国西南地区多为高山峡谷地貌,易发生滑坡堵江事件,形成堰塞湖。堰塞湖水位壅高过程中,堰塞体为常剪应力路径,即剪应力保持不变,孔隙水压力不断增大。但已有的研究主要集中于固结排水剪和固结不排水剪,与堰塞湖水位壅高过程中的实际应力路径有别,因此开展常剪应力路径下堰塞体材料的变形特性研究,是深入分析湖水位壅高过程中堰塞体动态响应的有效途径。鉴于此,本文以2018年10月11日白格堰塞湖为例,以堰塞体的实际高度、漫顶前的最高堰塞湖水位及湖水位壅高过程中的实际应力路径为基础,基于细观尺度的离散元（DEM）—孔隙有限体积法（PFV）流固耦合方法,从敏感性分析的角度出发,开展了不同围压、不同初始应力条件下堰塞体土料的常剪应力剪数值模拟试验,并从材料的应力应变关系（宏观）及内部接触力（微观）的分布规律等角度出发,揭示了湖水位壅高过程中堰塞体不同位置的变形响应及其微观力学机理。研究表明,湖水位壅高条件下堰塞体土料变形特性受到土料位置、强度和湖水位壅高程度的联合影响。处于堰塞体不同位置的土料,围压与初始应力比条件不同,并且在堰塞体漫顶之前所遭遇的最大孔隙水压力也不同,从而导致在堰塞湖水位壅高过程中,不同位置的堰塞体土料呈现出不同的变形特性,一般呈现由里及外变形逐渐增大的规律。在相同围压条件下,靠近堰塞体上游外缘的土料,初始应力比相对较高,且遭遇的最大孔隙水压力也相对较高,从而在堰塞湖水位壅高过程中其应力路径会穿越失稳线,导致颗粒之间的接触力减弱,从而产生较大的变形,且大变形区的厚度与范围受到初始应力比及最高湖水位的限制。堰塞体内部初始应力比相对外缘较少,在湖水位壅高过程中应力状态穿过失稳线的可能性降低,从而变形也相对较小。