水电站地下厂房洞室群地震反应显式有限元分析

采用有限元空间离散模型,结合动力方程求解的显式差分方法、局部透射人工边界和接触力模型,建立了水电站山体地形、不连续地质体及地下洞室体系地震反应分析的显式有限元方法.以溪洛渡水电站工程为背景,构建了地下洞室群有限元分析简化模型,并利用显式有限元方法,分析了山体地形和节理面、入射地震波特性和入射角以及洞室群位置等因素对洞室地震反应的影响.结果表明,入射地震波特性(SH、SV、P波及其频谱)和入射角、山体地形和节理面以及洞室群的位置等均对洞室反应有显著的影响,仅地震波入射角度变化或节理面存在的影响作用就超过了60%.同时看到,由于山体地形和不连续地质界面及地震波入射方向的影响作用,即使对于同一个地震,水电站左右两岸洞室受地震的影响程度可能有很大差别.     

复杂地质条件下地下厂房洞室群开挖顺序研究

复杂地质条件下大型地下厂房洞室群围岩稳定是岩石力学重大技术问题之一,也是施工中必须解决的问题,以江苏溧阳抽水蓄能电站工程为背景,对复杂地质条件下的大型厂房洞室群围岩稳定进行了系统分析,并通过分析制定出科学合理的开挖施工方案,确保实际施工的安全、进度,取得了良好成效。     

高地应力下拉西瓦水电站地下洞室群稳定性分析

针对黄河流域装机容量最大的拉西瓦水电站地下洞室群高地应力、大跨度和硬岩特点,结合描述硬岩弹脆性破损的岩体劣化模型(RDM)和评价围岩脆性破坏倾向性的局部能量释放率指标(LERR),通过三维有限差分数值方法模拟了地下洞室群开挖全过程,从整体上揭示了拉西瓦水电站地下洞室群分期开挖时围岩变形场、应力场、塑性区、能量释放率的时间演化过程与空间分布特征.另外,通过洞室开挖过程中局部部位出现的几种典型围岩变形破坏模式的跟踪分析表明,厂区高地应力和洞室开挖后重分布应力场的动态调整是围岩发生不同形式变形与破坏的内在机理.其研究结论和认识可为同类高地应力环境下地下工程开挖支护提供有益参考.     

映秀湾水电站大型地下洞室群三维非线性损伤地震响应数值分析

基于深埋大型地下洞室群围岩损伤机理,对映秀湾水电站洞室群在三向地震荷载耦合作用下的动力响应进行了三维非线性数值模拟,分析了在有、无支护条件下洞室周边围岩关键部位的加速度、位移及应力的时程变化及分布规律,得出了地震荷载作用下围岩损伤分布特征.计算结果表明,在地震荷载作用下,除了因尾水洞体型及断层影响厂房底板及尾水洞交口处受力状态较差外,在锚固条件下整个洞室的围岩损伤、洞周位移、应力分布和锚杆受力都较为合理,说明支扩系统基本保证了洞室的抗震稳定性,但上、下游边墙及吊车梁相对位移达到了10cm左右,导致吊车无法正常运行.     

超大型地下洞室围岩锚杆支护方式的优化设计

锚杆支护对于超大型地下洞室的稳定性具有重要作用。考虑了初始地应力,模拟了超大型地下洞室的分级开挖和支护的过程,并通过对周围岩体的位移、塑性区及锚杆应力的变化规律的分析,总结了不同锚固方案的加固效果,进行支护方式的优化设计。结果显示,锚杆支护能有效地抑制周边围岩的应力松弛,改善周边围岩的受力特性。在工程造价固定的情况下,适当的减小锚杆的长度,加大锚杆的密度,能够更有效的控制岩体的变形和塑性区的范围。     

地下洞室群施工进度纠偏的SD-DES模型

施工进度纠偏是保证地下洞室群在受到突发干扰后仍能平稳有序施工的有效手段.系统动力学(system dynamics,SD)模型能够有效模拟纠偏过程.现有研究缺乏对地下洞室群施工中采取的纠偏策略的综合考虑;相关SD模型未能考虑人员懈怠等纠偏参数的影响.针对上述问题,建立地下洞室群施工进度纠偏SD-DES(discrete...     

大型地下洞室群施工动态可视化仿真研究进展

将可视化技术引入地下洞室群施工仿真中发展起来的地下洞室群施工动态可视化仿真已成为近年来地下洞室群施工仿真发展的一个主要趋势。对国内外大型地下洞室群施工动态可视化仿真产生及发展进行了深入研究和归纳 ,把地下洞室群施工仿真在可视化分析方面的逐步完善分为三个阶段 ,即传统的施工过程二维动态演示阶段 ,基于OpenGL的施工过程三维动态演示阶段和最新的基于GIS的施工过程三维动态演示阶段。对各阶段研究成果分析了其优点和不足 ,提出了结合工程地质的地下洞室群施工仿真     

水电工程大型地下洞室群施工通风系统数值计算

通风是大型地下洞室群施工中的重要环节。目前施工通风网络风量的数值解算主要是以简化的Scortt-Hinsley方法为基础。此法的应用具有一定的局限性。本文采用理论上完备的Newton-Raphson方法编制数值解算程序,并以溪洛渡水电站地下洞室群为实例,进行通风模拟计算。将计算结果与用Scortt-Hinsley法编制程序的计算结果进行了对比分析,以期探讨更可靠的风量解算方法,并为整个通风网络系统的调节、优化提供理论依据。     

地下洞室三维弹塑性动力显式有限元锚杆模拟

锚杆的数值模拟方法是分析地震灾变中锚杆的作用机理及锚杆支护对地下洞室围岩抗震的加固效果的关键。基于地震动荷载作用下锚杆围岩联合受力机理,在对FLAC3D锚杆模拟算法进行一定改进的基础上,提出了一种适用于抗震分析的全长粘结式锚杆模拟方法,并将该方法应用到自主开发的地下洞室三维显式动力有限元程序中,取得较好效果。该方法继承了FLAC3D中对锚杆、锚杆与砂浆接触面、锚固砂浆、砂浆与围岩接触面及围岩本身共5种结构材料的受力破坏情况的详细模拟,但不再进行相邻锚杆计算段之间的受力平衡迭代,而是将各锚杆计算段的受力转移到单元结点上,将锚杆求解与单元求解相统一,从而降低动力求解中锚杆的计算耗时。同时,详细推导了锚杆各结构材料的屈服极限表达式,缩短了锚杆结构材料屈服判断及应力修正耗时。该锚杆模型与FLAC3D中的模型假定不同,认为锚杆变形由围岩变形引起,各锚杆计算段间受力相对独立,受力并不连续,与地震中围岩锚杆的受力情况较吻合。采用该方法对某地下厂房洞室群进行地震动力时程分析,表明该模拟方法提高了求解速度,充分反映了锚杆对围岩的支护效果。     

国际某大型水电工程地下洞室群通风布置

为了解决国际大型水电工程地下洞室群通风难度大的难题,依托安哥拉凯古路凯巴萨水电站,运用空气流量计算公式和静压计算公式,结合地下洞室群的施工过程和已有风机型号,提出一种"四阶段法"的动态通风方案,满足欧盟通风标准.实施效果表明,该方案能够有效保障施工人员的健康和安全,提高了地下工程的施工效率.     

水电工程地下主厂房三维参数化设计方法

水电工程地下主厂房的位置和长轴方位的选择是其设计的关键,这两个问题主要是根据地质条件确定.地下主厂房区域所处的地质构造往往比较复杂,传统二维的设计方法不直观、效率低、具有一定的局限性.基于三维地质模型.提出水电工程地下主厂房三维参数化设计方法,对设计过程中涉及到的约束进行识别、分类、表达,并采用数学方法求解,最终得到地下主厂房的设计方案.通过在某水电工程地下主厂房设计中的应用验证了该方法的可行性.     

深厚软土地基上新建煤场与海堤的最小安全距离分析

软土在我国广泛分布,其工程性质极差.本文结合实际工程,运用传统极限平衡法和FLAC3D数值计算方法,综合分析了深厚软土地基上新建煤场大面积堆载对邻近海堤地基稳定性的影响,提出了煤场与海堤之间最小的安全距离.     

频率非平稳对大岗山拱坝非线性响应的影响

本文以大岗山拱坝为例,研究频率非平稳特性对坝体非线性响应的影响。选择不同的实际地震动时程作为计算输入,通过研究这些时程的时频特性,确定对坝体非线性响应影响较显著的一些因素。尽量统一可能对坝体非线性响应产生影响的其它时程特性,使得频率非平稳特性成为唯一或少量影响因素之一,从而最大限度地考虑频率非平稳的作用。结果显示,渐进谱峰值结合渐进谱的分布形式可以较好解释大岗山拱坝的非线性计算结果。     

汶川地震中土石坝地震灾变过程三维再现

基于三维地质建模软件GoCAD和数值分析软件FLAC3D,在编制接口程序和二次开发的基础上,建立了汶川地震中典型震损土石坝及其周围局部场地的三维复杂分析模型。通过共振柱和动三轴试验给出了模型材料的模量和阻尼比随动应变幅值的变化曲线,利用滞后阻尼实现了变模量和阻尼比的土石坝三维弹塑性灾变过程模拟。数值模拟和震后现场调查结果吻合较好,表明本文考虑局部地形效应的三维弹塑性建模方法是模拟土石坝地震破坏过程的有效方法。     

基于FLAC~(3D)的桩基静力载荷试验模拟分析

采用三维连续介质快速拉格朗日法(FLAC~(3D))对某电厂灌注桩的竖向承载及沉降特性进行了数值模拟分析,并与静载荷竖向承载特性试验及桩身轴力实测结果进行了对比,两者互相补充和相互验证。结果表明:FLAC~(3D)数值模拟对本工程具很好的适用性。     

水库淤沙对拱坝地震响应的影响研究

基于液固两相介质的Biot固结理论,应用饱和多孔液固两相介质的波动方程,研究淤沙对拱坝的地震响应大小。把淤沙模拟成塑性材料,分析淤沙层厚度、凝聚力和摩擦角对拱坝地震响应的影响程度。通过算例分析表明,淤沙对拱坝坝体地震响应的影响较为显著。     

大型水电站地下厂房机组支撑结构动力特性研究

就在建的某大型水电站地下厂房结构 ,分析计算了 18种振源的频率 ,全部采用三维实体单元对其进行模拟 ,建立了多个三维有限元模型并进行了计算分析和共振校核 ,研究了机组支撑结构不同的结构布置形式 ,不同的边界条件和不同的材料对其动力特性的影响 ,得出了一些结论 ,为有效优化地下厂房结构的整体动力特性 ,改进抗振设计提供了途径和依据     

超强地震作用下高拱坝损伤开裂行为研究

本文综合应用塑性-损伤耦合模型和接触边界方法,模拟拱坝坝体开裂与横缝开合行为,然后基于有限元仿真方法,分析某高拱坝的强震开裂行为。通过不同温度荷载工况的比较分析,研究温度荷载对拱坝非线性动力响应的影响。计算结果显示：在强震作用下,拱坝下游坝面损伤开裂出现在坝体中上部,而上游坝面损伤集中于坝基交界面附近,同时裂缝张开位移幅值较大,扩展深度较深,严重威胁拱坝整体安全。计算结果还表明：施加不同的温度荷载,拱坝的静力变形不同,导致强震作用下拱坝的横缝张开位移、坝体开裂区域、裂缝张开位移等动力响应存在显著差异。     

FLAC~(3D)在高填方边坡稳定性分析中的应用——以贵州织金电厂4#冷却塔处“三面临空”填方边坡为例

利用有限差分法,使用FLAC数值模拟软件来分析边坡稳定性。通过强度折减,当折减系数达到某一数值时,系统达到不稳定状态,边坡内一定幅值的总等效剪应变自坡底向坡顶贯通,认为边坡破坏。结合人工高填方边坡实例,FLAC程序通过不断改变承台的位置以及承台受力的大小,使边坡达到破坏状态,从而判断承台的临界位置和承台受力的临界大小。