高埋深隧洞岩爆预测数值方法适用性研究

结合加拿大AECL地下实验室的研究成果,采用弹性模型、理想弹塑性模型、弹脆塑性模型、m-0准则及CSFH模型等,通过分析高埋深隧洞的岩爆特性及破坏特征,对比讨论了各本构模型的适用性。研究结果表明,采用基于Hoek-Brown模型的m-0准则,数值预测结果与观测成果基本一致,更便于地质GSI参数与计算参数的转化,进而判定洞室岩爆特性。本研究成果为深埋隧洞工程设计与施工过程安全提供了相关技术支撑。     

不同消能型式下高坝泄流水力特性分析

高坝泄流主要有挑流、底流、戽流三种基本消能型式,通常需要采用水工模型试验进行复核及优化,本文采用RNG k-ε紊流模型与VOF方法,对挑流、底流和戽流三种不同泄洪消能型式进行了全域三维数值模拟,求解高坝下游消能区流场,从消能区水流流态、压力、临底流速等关键水力因素方面,研究了不同消能型式下高坝泄流水力特性,并为实际工程消能防冲初步设计提供了重要参考依据。     

横缝开合状态对高坝深孔结构力学行为影响

横缝开合状态对高坝深孔结构力学行为有重要影响。通过建立考虑不同横缝初始间隙及其开合行为影响的高坝深孔分析模型,分别从“结构变形、开裂状态、应力分布及实际配筋受力状态”四个角度,结合实际工程,获取了横缝开合状态影响下的孔口结构真实力学行为特征,弥补了传统高坝深孔结构分析中因简化横缝状态而造成的设计偏差。研究表明,横缝初始间隙越大,高坝深孔结构变形、开裂、应力及钢筋受力等力学行为特征越趋于不利状态,结构受力性能明显降低,正确描述横缝开合状态是分析深孔真实力学行为乃至合理配筋的重要保障。     

横缝开合状态对高坝深孔结构力学行为影响

横缝开合状态对高坝深孔结构力学行为有重要影响。建立了考虑不同横缝初始间隙及其开合行为影响的高坝深孔分析模型,分别从“结构变形、开裂状态、应力分布及实际配筋受力状态”4个角度,结合实际工程,获取了横缝开合状态影响下孔口结构的力学行为特征,弥补了传统高坝深孔结构分析中因简化横缝状态而造成的设计偏差。研究表明,横缝初始间隙越大,高坝深孔结构变形、开裂、应力及钢筋受力等力学行为特征越趋于不利状态,结构受力性能明显降低,正确描述横缝开合状态是分析深孔真实力学行为乃至合理配筋的重要保障。     

高外水隧洞衬砌堵排水方案及降压效果分析

高埋深隧洞往往伴随着高外水问题,较高的外水压力将导致隧洞衬砌受力破坏,是制约工程安全的重要方面。堵排结合是解决隧洞高外水问题的一项重要技术途径,但在工程设计中往往难以合理考虑堵水措施及排水措施的综合效应。采用三维渗流场数值分析技术,真实模拟灌浆堵水效应及间隔布置排水孔排水效应的综合降压措施,针对性探讨了灌浆圈厚度、排水孔及排水带参数对衬砌外水压力的影响规律,为高外水隧洞的堵排水设计及衬砌设计提供了重要支撑。     

基于XFEM的寒潮作用下水闸开裂性状分析

水闸普遍存在着可见和不可见的裂缝,带裂缝工作是水闸的常态,当受到寒潮的影响时,已有的细微裂缝会连通、扩展,甚至贯穿整个闸墩,严重影响结构的安全性和耐久性。扩展有限元法(XFEM)通过富集非连续位移模式,使得非连续位移场的表征独立于单元边界,可有效描述混凝土中的裂纹扩展。基于XFEM并结合热力耦合,研究了水闸在不同初始温度下,遭遇不同降温幅度及历时的寒潮作用时的渐进开裂破坏过程,并与某实际工程的开裂情况进行对比,数值模拟结果与现场情况基本吻合。研究结果表明,水闸遭遇寒潮时,靠近闸墩表面的温度与外界温度变化基本一致,靠近闸墩中心的温度变化较小,闸墩内外温差随着寒潮强度的增强而增大;闸墩混凝土的内表温差和约束是导致闸墩开裂的根本原因;裂缝分布在上下游墩头与底板相交的位置,随着寒潮强度的增强,裂缝与底板的夹角、长度及深度也随之增大,对水闸结构的不利影响也越大。因此,寒潮来临时应做好安全监测及混凝土防护工作,控制闸墩的温降以防止裂缝的开展。