基于卸荷及BP神经网络的地下洞室岩体力学参数反演

实时准确地获得地下洞室岩体的力学参数对地下工程的设计和施工具有重要影响。以某软岩区的水电站引水隧洞为例,基于卸荷岩体力学理论,以大型有限差分程序FLAC3D为计算软件,建立BP神经网络模型对开挖后围岩的力学参数进行反分析,并根据现场实测位移资料对反演所得参数进行工程校核,以保证参数取值的准确性。结果表明,该反演方法合理、有效;得到的参数能满足工程要求,可为隧洞围岩的长期稳定和位移变化预测提供理论依据。     

面板堆石坝堆石体施工进度实时仿真系统研究及应用

在面板堆石坝施工过程中,由于需要考虑的因素众多,因此坝体实际填筑进度与计划进度很难达到一致。为了提供合理的施工方案以便准确完成施工进度计划,基于成熟的仿真理论并结合数据库技术,通过面板堆石坝仿真系统参数确定、施工仿真系统假定、仿真系统约束条件、坝面流水作业参数确定,开发了面板堆石坝堆石体施工进度实时仿真系统,还添加了工程进度实时控制模块,对整个施工过程进行数值仿真计算,再通过可视化技术和信息管理技术对计算图、结果表等多种形式、各种信息进行归纳、分类和整理,辅助面板堆石坝施工管理和决策,并根据实际施工进度反馈的信息对仿真系统进行动态调整,从而与实际进度相吻合。最后通过实例分析,得到实际填筑强度、计划填筑强度与调整后填筑强度对比图,不仅为施工管理人员提供了有效的辅助分析工具,而且提高了工作效率。     

大山口二级水电站引水隧洞围岩稳定性研究

基于AutoCAD To ANSYS(ADINA)三维建模程序,利用AutoCAD生成ANSYS(ADINA)命令流文件、ANSYS完整建模和网格划分、FLAC计算、采用TECPLOT后处理的建模-计算-后处理流程,极大提高了数值仿真效率和精度.以大山口二级水电站引水隧洞围岩为例进行围岩稳定性仿真分析,评价引水隧洞开挖后的稳定性,建议重点支护引水隧洞桩号1200 m左右洞段,可适当加厚衬砌,断层或挤压破碎带与洞室开挖面交汇处施加一定数量的预应力锚索,在洞顶布设一定数量的监测点,并随时跟踪洞室关键点的位移发展情况.     

大型地下洞室群动态安全可视化系统研发及应用

针对水电站大型地下洞室群施工过程中结构安全的动态性和复杂性,基于可视化引擎VTK强大的三维图形处理能力,开发了大型地下洞室群动态安全可视化系统。将监测数据、施工过程状态信息和数值分析结果与VTK可视化系统有机融合,在建立的大型地下洞室群数值仿真模型的基础上,通过建立施工过程状态与数值仿真模型的动态耦合仿真方法,实现动态展示和实时交互式查询可视化模型信息,并实现了地下洞群的施工过程与其结构安全状态三维动态耦合可视化。该系统为水电站大型地下洞室群提供了一个直观交互式的信息可视化管理平台及安全监控平台,具有一定的工程意义和应用价值。     

基于功效系数法的隧洞塌方风险等级评价

鉴于引水隧洞是水电站的关键工程,其安全性备受关注,基于功效系数法原理,建立了隧洞塌方风险评价模型。该模型涵盖了引起隧洞塌方风险的主要影响因子,然后将各指标划分为极大型变量、极小型变量、稳定型变量和区间型变量,并计算了各指标的单项功效系数值,基于博弈论原理确定指标的权重系数,从而计算得到隧洞塌方风险的总功效系数值。以某水电站的引水隧洞为例进行建模分析,验证了该方法是可行的。     

黑河引水工程鸭池口隧洞的施工

黑河引水工程鸭池口隧洞全长2153．461m，洞室位于不稳定岩体中。隧洞在施工中采用短开挖，强支撑，快衬砌与洞内排水等措施，解决了调身开挖中坍塌与洞内积水等问题，保证了施工安全与质量，促进了隧洞的施工进度。     

某引水隧洞工程衬砌结构分析

某引水隧洞为大型供水工程中的重要工程,全面系统地验证其衬砌结构的安全稳定性对工程意义重大。首先采用荷载-结构法对典型断面衬砌结构的配筋情况进行复核,其次采用地层-结构法,借助三维数值软件FLAC~(3D)对典型断面衬砌结构进行仿真模拟分析,并评估衬砌结构的混凝土强度是否满足要求。结果表明,引水隧洞衬砌结构应力满足混凝土强度要求,承载能力满足安全要求,为引水隧洞加固设计提供了参考。     

基于Petri网隧洞施工过程的系统建模

将隧洞施工过程系统分解为相互关联的子对象系统,分别用Petri网对子对象系统建立分级子模型,将子模型作为主网络模型变迁元素嵌入,建立整个系统的Petri网模型。实例计算与分析表明,运用Petri网对隧洞施工过程进行系统建模是可地的,通过系统的分级大大简化了系统仿真模型,提高了计算交率,降低了计算难度。     

引水沟渠冻结法施工中的温度场、冻结壁演变和开挖稳定性分析

为准确计算冻结壁厚度、了解开挖引水沟渠对地层稳定性的影响,从而确保工程的安全稳定性,结合工程实例,根据冻土的热物理参数及力学性质,运用解析方程和经验公式分别计算了引水沟渠冻结法施工的冻结壁厚,并对比计算结果与现场实测温度反推出的冻结壁厚度,同时利用多物理场耦合软件模拟冻结壁的形成及开挖后的受力变形,分析了引水沟渠在冻结暗挖过程中冻结壁的安全稳定性。结果表明,理论计算中拉麦公式考虑的因素少,计算结果偏大,维亚洛夫公式设计冻结壁厚度相对合理;数值模拟可得出引水沟渠周围土体的应力场、位移场分布,可验证施工方案的合理性;在实际工程中可结合经验估算、现场实测理论计算与数值模拟计算来最终确定设计方案。     

顺向高边坡与偏压隧洞开挖的稳定性分析

针对顺向高边坡、偏压隧洞工程中岩土参数不确定、地质条件特殊及工况复杂等问题,以涔天河水库扩建工程（#1泄洪洞出口顺向高边坡开挖与偏压隧洞掘进、支护）为例,在描述出口边坡地形、地貌及工程地质条件的基础上,建立了相应的三维数值计算模型。即基于弹塑性理论考虑岩土体的时效特性,在FLAC3D平台上进行了二次开发与数值计算。分析结果表明,围岩和管棚的变形量较小,出口段管棚支护方案基本能维持围岩稳定,但顺向边坡的变形量较大,需预防边坡表层发生破坏;紧邻放空洞未出现贯通塑性屈服区,但管棚两侧应力分布不对称、内侧拱脚应力较大,可能会造成局部失稳,进而对原有工程开挖、支护方案进行了合理优化,可为类似边坡、洞室的施工建设提供安全判据和参考。     

超前灌浆参数设计及其加固防渗效果的数值分析

鉴于地下水丰富且地质条件复杂洞段采用超前灌浆技术是解决涌水突砂和加固围岩效果较好的工程措施。选取滇中引水隧洞高埋深、高水头、Ⅳ类围岩段为例,采用数值分析的方法探讨了超前灌浆深度的合理化选取,并对比分析了有无超前灌浆下洞周围岩的加固和防渗效果。结果表明,与无超前灌浆相比,在合理的灌浆深度下洞周围岩的变形量和破坏深度及隧洞的渗水量均明显减小,超前灌浆达到了加固围岩和防渗的双重效果,为实际施工中遇到类似问题提供了切实可行的建议。     

基于强度折减的洛宁抽水蓄能电站黄土边坡稳定性研究

洛宁抽水蓄能电站业主营地区域某边坡为五级黄土边坡,为了确保边坡稳定性以及边坡前宿舍楼的安全,运用FLAC 3D有限差分软件对该边坡分步开挖施工及运行进行数值模拟,通过计算不同工况下边坡的变形,评价边坡安全状态.研究结果表明:施工期施加支护对边坡位移的抑制作用明显,边坡出现的位移最大值由140mm降低到16mm,锚杆支护对边坡位移的抑制作用很大,挡土墙的锁脚作用很明显;现场监测数据与数值模拟结果大致吻合,表明本次计算采用的数值模型是合理的;经过强降雨或雨季的岩土体干湿循环工况,边坡出现的位移值没有超过控制值,边坡安全风险处于可控状态.     

引水隧洞初期支护及其施加时机对围岩稳定性的影响

为研究初期支护对水工隧洞开挖后围岩稳定性的影响,以Hypermesh平台建立有限元模型,采用ABAQUS作为计算和后处理软件,分析了裸洞开挖以及在不同时机施加初期支护时围岩的变形、应力和塑性破坏区,探究了工字钢采用等效模拟的可行性。结果表明,采用等效参数法模拟钢拱架合理,初期支护可有效提高围岩的稳定性,且随着施加时机的提前,围岩稳定性越好,但同时支护结构的受力会越大。为减轻初期支护的负荷,需要充分发挥围岩自身的承载能力。因此,合理选择最佳施作时机十分重要。     

某隧道围岩参数反演分析及实时施工应用

以某隧道监测到的隧道围岩位移变形数据为依据,选取围岩岩体的弹性模量E与初始地应力侧压力系数K作为反演参数,采用黄金分割法和FLAC3D数值模拟对隧道洞口浅埋段及洞身段围岩进行位移反分析优化计算。在此基础上将反分析得到的围岩力学参数应用于掌子面前方围岩变形的数值模拟计算,将其结果与隧道施工中监控量测结果进行对比,验证了位移反分析在隧道施工中实时应用的可行性,并将拱顶沉降量的预测结果用于设定围岩开挖的预留变形量,通过控制超挖量,减少喷射混凝土用量,节约工程成本。     

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。     

河北丰宁抽水蓄能电站下水库进/出水口高边坡支护结构设计研究

河北丰宁抽水蓄能电站下水库进/出水口边坡首先通过理论计算,在开挖前初步确定了边坡的锚喷支护参数,在施工过程中,根据揭露的实际地质条件、监测资料、施工状态及开挖跟踪反分析和围岩稳定分析结果,采取了针对性的边坡加强支护措施,并利用Geostudio和理正岩土软件对加强支护后的高边坡进行稳定性复核计算,优化和完善了合理的边坡...     

超大断面隧道软弱破碎围岩开挖方案选择及应用效果分析

针对粤东丘陵区某超大断面隧道进口段围岩较软弱破碎、处理不当极易坍塌的问题,为确保工程在该不良地质条件下顺利施工,采用FLAC3D数值软件对超大断面隧道软弱破碎围岩开挖进行数值模拟,通过对比分析双侧壁导坑开挖法和三台阶开挖法对围岩变形、塑性区分布的影响程度,寻找出最适合该隧道Ⅴ级软质破碎围岩段的经济、快速施工方法。将现场监测的围岩变形数据与数值仿真计算结果进行对比表明,三台阶开挖法可以更有效地控制超大断面隧道软弱围岩变形,适合于超大断面隧道软弱破碎围岩段的快速施工。     

黑河金盆水利枢纽导流洞工程施工排水

地下水严重的影响着地下工程开挖过程中围岩的稳定和混凝土衬砌的质量。本文介绍了黑河金盘水利枢纽导流洞开挖及混凝土衬砌过程中排水措施。