小范围区域内初始地应力场的多元线性回归

针对采用多元线性回归法分析初始地应力场进行工况组合时仅有选取足够大的计算范围方能避免计算与实测的结果偏差过大,利用多元线性回归拟合精度高的优点,在较小区域范围内通过合成初始应力场并施加使模型内部应力保持平衡的边界条件,采用ABAQUS软件进行地应力平衡分析计算,结果表明,该方法基本消除了边界条件对应力场的影响,可获得拟合精度高、直接应用于工程分析的初始应力场,可供借鉴.     

基于改进粒子群算法的BP神经网络在初始地应力场反演优化中的应用

为找到一种较为精确的方法反演出最接近实际情况的初始地应力场,首先对传统粒子群算法进行改进,以弥补传统粒子群算法搜索范围过于局限的缺陷,然后将改进粒子群算法与BP神经网络算法相结合,来解决BP神经网络收敛速度慢、精度不足等缺点,最后对某抽水蓄能电站初始地应力场的反演进行优化,并与BP神经网络的计算结果和实测值进行对比,发现该方法可提高优化精度。     

基于FLAC3D和粒子群优化算法的初始地应力场反演

针对岩体初始地应力场反演分析需采用多次正向计算、效率较低、优化程序与正向数值计算程序需大量耦合等问题,利用FLA3D内嵌的FISH语言将FLAC3D正向数值计算与粒子群优化算法相结合编写了程序,以山东文登抽水蓄能电站地下洞室的初始地应力场为例,分析了反演的整个过程.结果表明,该法简单易实现、收敛速度较快,精度较高,为岩体初始应力场的反演提供了一种新思路.     

水压致裂地应力测试法在秦岭隧洞中的应用

鉴于地应力场对隧洞围岩稳定性有重要作用,基于引汉济渭秦岭输水隧洞二衬混凝土开裂区域典型断面地应力实测结果与地质构造条件,运用三维水压致裂法分析了秦岭隧洞的围岩地应力。结果表明,水平孔在9.2～26.6 m钻孔深度内,钻孔横截面上最大主应力为16.3～37.9 MPa,截面最小主应力为2.4～9.1 MPa;铅直孔在3.8～20.7 m钻孔深度内,最大水平主应力为21.5～30.5 MPa,方位平均为N57°E,最小水平主应力为12.7～16.5 MPa;三维应力计算的最大、最小水平主应力分别为24.3、14.4 MPa,空间最大主应力为24.6 MPa,呈近水平分布。可见隧洞岩体的测试位置围岩应力场主要为水平应力,岩体应力分级为高地应力。     

文登抽水蓄能电站地下厂房初始地应力场反演分析

文登抽水蓄能电站属于大(1)型电站,电站地下厂房区域地应力场受地质构造影响明显,局部测点的地应力结果无法直观反映整个区域的地应力场分布情况.为了获得电站地下厂房区域的初始地应力场分布情况,结合地应力实测结果、多元线性回归方法和三维有限差分法,对电站地下厂房区域的初始地应力场进行了反演,并基于反演结果对区域的地应力场特征进行了分析.结果表明,地下厂房区域的天然地应力场以水平构造应力为主,最大主应力与区域的断层走向近似平行,且与厂房纵轴线呈35°左右的夹角.     

一种基于表面粗糙度分级抽样测量的隧洞糙率估算方法

糙率是反映和影响工程输水能力的重要参数,可通过观测沿程水头损失的方法测算糙率值。但对于新建未通水工程,估算糙率值是一个难题。鉴于输水建筑物表面粗糙度是影响糙率值的最主要因素,提出一种基于分级抽样的表面粗糙度测量方法,并以某新建模筑钢筋混凝土衬砌隧洞为例,分析了该方法下表面粗糙度统计分布规律及使用该方法估算隧洞粗糙度的最小样本容量,在此基础上估算了某隧洞工程的糙率值范围,结果对预估新建工程的输水能力、检验衬砌施工质量具有一定的借鉴意义。     

基于地质和监测资料的地下洞室数值仿真模型概化分析

以某水电站大型调压井工程为研究背景,从介质类型、初始地应力场、主要结构面、地下水等方面进行概化分析,建立三维数值计算模型进行洞室施工模拟,分析了施工过程中围岩应力和位移的变化和分布规律,将计算位移与实测位移进行对比分析,得出一些有意义的结论。研究表明,工程区的计算本构模型和初始地应力场均对围岩的稳定性造成一定的影响;洞室施工期围岩较稳定;该水电站大型调压井工程选择弹塑性本构模型并施加构造应力场进行施工期数值模拟计算,更加接近真实的工程区围岩特性,可为其它相关工程问题的数值计算提供参考。     

极限学习机在初始地应力场反演中的应用

针对BP网络收敛速度慢、网络结构难确定、过拟合等缺点,提出将极限学习机(ELM)应用于区域地应力场反演计算中。利用FLAC3D软件进行正分析平衡计算,以实测点处应力值为网络输入,边界条件和岩石力学参数为网络输出,建立ELM反演模型。将该模型应用于某水电站地下厂房区地应力场反演分析中,计算结果与实测应力值拟合较好,说明该模型简单、实用,具有良好的泛化性和反演精度,可满足工程设计要求。研究成果为初始地应力场的反演计算提供了一种新思路。     

基于FLAC3D的多元线性回归法地下厂房初始地应力场反演重构

地下厂房初始地应力分布是影响厂房围岩稳定及工程设计的重要因素。根据某抽水蓄能电站地下厂房地应力实测资料及工程地质条件,建立有限元计算模型,基于FLAC3D计算了7种构造载荷下应力响应值,通过Matlab对地应力实测值与响应值进行了多元线性回归分析,实现了初始地应力场反演重构。结果表明,实测值与反演值复相关系数达0.982,反演模型精度较高;地下厂房水平主应力占主导地位,且NEE向主应力影响较大;重构地应力场最大压应力的方位角为72.9°～88.9°,与主厂房轴线夹角较小,表明地下厂房轴向选择较为合理。     

基于流固耦合的高压混凝土隧洞衬砌结构配筋研究及应用

当采用面力理论计算新疆阿尔塔什水利枢纽工程的发电引水隧洞的配筋量时,衬砌含筋量巨大,与实际情况不符合。对此,采用岩体弹塑性渗流—应力—损伤耦合模型,将动态变化的体积力施加于整个模型,得出混凝土衬砌应变情况,根据衬砌应力按照现行规范进行限裂配筋。计算得出了围岩、衬砌的渗流场、应力场和相应的水力梯度以及最高外渗水头。结果表明,考虑流固耦合下的高压隧洞衬砌应力小于面力理论计算的成果,且前者计算出的混凝土衬砌配筋量远小于后者的计算结果。研究成果可为类似隧洞设计提供参考。     

一种有压引水隧洞渗漏量的计算方法

针对抽水蓄能电站水位不断升高导致高水压下输水隧洞的渗漏问题,基于达西定律建立了理论模型,推导了有压情况下输水隧洞渗漏量的计算公式,对比分析了参数对隧洞渗漏量的影响。结果表明,输水隧洞渗漏量除了与水头差和渗透系数有关外,还与隧洞与地面的夹角及渗径与管长的比值等因素有关。案例应用表明,该计算方法误差较小,具有较好的适用性。     

洪屏抽水蓄能电站地下厂房区初始应力场回归分析

介绍了初始地应力场回归分析的理论,提出了综合利用ANSYS、FLAC3D和FORTRAN三种工具求取地下厂房区三维初始地应力场的方法。以洪屏抽水蓄能电站为例,建立了地质概化计算模型和多元回归模型。通过多元回归分析求出了最优回归系数。计算表明,实测点的计算应力值与现场实测值接近,经过回归得到的地应力场是合理的。计算方法和计算结果为电站地下厂房区开挖模拟及稳定性分析提供了科学的依据。     

某水电站进水口右岸楔形体边坡稳定性分析

针对西藏地区水电工程前期设计阶段受地质资料限制,对楔形体边坡稳定性分析往往需要大量试算验算,设计工作效率低的问题,以某水电站坝址楔形体XT2为分析对象,采用数值计算软件ABAQUS对初始地应力场进行反演,并将反演出的地应力场应用于大型有限差分分析软件FLAC3d,进行楔形体边坡稳定性计算与分析。结果表明,该方法既保证了计算结果的可靠性,又大大缩短了计算时间。     

变水位条件下无压隧洞洞内消力池消能研究

无压隧洞在运行过程中,经常会因水流蕴含的高能量而持续和集中地对隧洞产生作用力,从而给隧洞的安全运行带来一系列的水力学问题,因此对无压隧洞内部的水流进行消能研究至关重要。以辽宁省某实际输水工程为例,采用物理模型试验的方法研究了变水位条件下无压隧洞洞内消力池消能工的消能作用,并对比多个消力池优化方案,依据消力池的水流流态、流速分布等试验现象和数据,计算出各消力池方案的消能率,最终得出优化方案2为最优的内部消能方案,该方案能够极大程度上降低水流的能量,保证了输水隧洞运行的安全。     

引红济石隧洞钻爆段支护结构优化设计研究

引红济石调水工程为陕西省南水北调重点建设工程,其输水隧洞为该工程的控制性工程。运用新奥法基本原理,利用隧洞开挖揭示地质条件,对前期地质条件揭示不充分条件下设计的一次支护结构和钢筋混凝土永久衬砌进行优化设计研究。通过系统的计算与分析,调整了原一次支护结构,确保了该隧洞钻爆段施工期围岩稳定与支护结构安全,确保该洞段顺利施工,并对钢筋混凝土永久衬砌的配筋量优化,大大降低钢筋量,节约了工程投资。     

深井降水条件下穿沁引水隧洞渗流分析

深井降水会导致地下水位下降、降低土体强度和稳定性，从而影响引水隧洞施工安全。为研究深井降水对施工期隧洞渗流场的影响，以西霞院水利枢纽输水及灌区工程穿沁隧洞为依托，建立了该隧洞三维渗流有限元计算模型，考虑隧洞施工计划和沁河水位变化，分析了深井降水和未降水情况下隧洞渗流特性。结果表明，深井降水会对隧洞开挖产生影响，使深井周围渗流场位势分布特征发生改变，浸润面形成降落漏斗，水位等值线在深井附近呈回水环状。深井降水相较于深井未降水时的最大渗透坡降、单宽渗透流量分别增加了18.6、3.3倍，各工况下土层渗透稳定均满足要求。研究成果可为类似引调水工程的设计和施工提供参考依据。     

白鹤滩水电站输水发电系统水工模型试验研究

白鹤滩水电站单机容量目前居世界之首,输水发电系统规模巨大,尾水隧洞存在明满流现象,尾水调压室存在上室明流,水力学条件复杂,有必要深入研究输水系统水力学问题。采用整体模型试验方法,研究尾水隧洞出口结构布置形式的影响和输水系统整体布置的合理性。结果表明,尾水隧洞出口设置逆坡堰,可明显改善尾水隧洞明满流流态,减小尾水连接管进口负压,抬高尾水调压室最低涌浪水位,水力学条件更优。大波动工况下,输水系统各部位压力和涌浪极值满足设计要求,输水系统布置合理。研究结果可为白鹤滩工程设计提供技术支撑,也可为类似工程提供借鉴。     

破碎围岩中输水隧洞双护盾TBM卡机分析及其脱困措施

为分析复杂工程地质条件下的TBM卡机事件原因及其脱困措施,以兰州市水源地建设工程输水隧洞T9+199.5附近典型的双护盾TBM卡机事件为例,首先通过详细调查卡机事故现场情况,确定此次卡机事件为TBM前盾、伸缩盾外壳受岩体挤压而造成;其次基于地质分析和计算力学方法,得到岩体的挤压变形主要由破碎围岩的碎胀导致,卡机部位主要为拱顶右上方和拱底左下方;最后结合力学分析结果和工程经验,选取侧导坑法作为卡机脱困方法,实现了此次TBM卡机的顺利脱困。研究结果可为类似TBM卡机原因分析及工程处理措施提供参考。     

裂隙岩体初始渗流场反演

初始渗流场的确定对于工程渗控设计具有重要的指导意义,而影响初始渗流场计算结果的主要因素为渗透系数和边界水头。因此,从提高初始渗流场计算结果的准确性出发,将裂隙产状和压水试验相结合来确定裂隙岩体渗透张量,并将粒子群算法应用到边界水头的反演中。工程实例表明,相比于传统的初始渗流场确定方法,采用所提方法计算所得测孔水位与实测水位误差更小,说明该方法有效可行。     

五岳抽水蓄能电站地下厂房初始地应力反演及围岩稳定性分析

河南五岳抽水蓄能电站地下厂房洞室群结构复杂，主厂房最大跨度26.0 m,高55.1 m,为大型地下洞室。岩体结构面发育，强度低，断层f₁贯穿三大厂房，安全问题突出，需分析其开挖后围岩的稳定性。为此，使用FLAC^3D程序建立地质模型，采用BSA-BP神经网络反演计算了该区的初始地应力场，而后进行地下厂房开挖的模拟计算，分析了围岩应力场、位移场及塑性区发育分布规律，结果表明地下厂房洞室群围岩基本稳定，但在断层发育部位及母线洞两端存在局部变形破坏的可能。研究成果可为该工程设计、施工提供指导，也可为同类工程提供参考。