基于BIM技术的水工隧洞施工进度仿真研究

针对目前水工隧洞施工仿真模型与三维软件结合不足和未实现完整的仿真模拟2个问题,基于BIM技术开展水工隧洞施工进度仿真理论与施工进度4D化技术的研究。首先基于CATIA建立水工隧洞的三维参数化模型;再结合水工隧洞施工特点和仿真原理,建立水工隧洞施工仿真模型;最后提出水工隧洞4D实现框架。通过以上方法实现了水工隧洞施工进度的查询和施工信息的展示。实践证明,基于BIM的水工隧洞施工进度仿真模型可以实现施工进度的计算和施工强度的查询,以提高工程建设过程中的管理水平。     

基于结构安全的水工隧洞施工仿真系统研究

水工隧洞施工情况复杂,目前的施工仿真计算大多只考虑开挖而缺乏衬砌和灌浆因素,故没有体现隧洞完整的施工过程;施工动态仿真一般根据仿真结果采用预制动画的形式实现,其实现过程复杂,模型不易修改,隧洞施工过程中结构状况例如围岩稳定、锚杆等支护的安全难以直观地确定。考虑隧洞施工各个工序结合系统仿真的方法,调用开挖、衬砌及灌浆的CYCLONE模型得到更为准确的进度计划,基于BIM技术实现施工动态可视化。针对目前较少涉及隧洞结构安全与进度计划耦合仿真,提出基于映射概念与反馈技术的隧洞施工期结构安全仿真方法,基于二次开发技术与数据库技术,采用VB.NET+PYTHON语言编制了一套水工隧洞施工仿真系统,实现与工程施工进度相结合的结构安全判断,为工程师提供良好的数据支持。     

基于垂直水力梯度的水封石油洞库补水控制研究

研究了水封石油洞库的补水控制,根据垂直水力梯度的判定准则,给出了洞库安全运行时的最小水幕超压。通过监测洞库周围由于施加人工水幕产生的水压,分别计算出不同地下水位和水幕巷道高度洞库周边的垂直水力梯度,找出洞库安全运行时的最小水幕超压,并研究水幕设计参数对最小水幕超压的影响,将其应用于某地下水封石油洞库工程。计算结果表明:当地下水位至洞库顶部的距离小于70 m时,需根据水幕钻孔的高度、间距设不等超压的水幕,该成果可为洞库安全运行提供重要依据。     

水闸病害分析及其防治加固措施

由于多方面的原因，相当数量的水闸都出现老化并存在不同形式的病害，继而影响水闸的安全运行。文中对水闸的安全评价、病害类型及成因、病害检测、病害加固措施进行了综述。病害加固措施包括结构变形处理、地基渗漏处理、上下游消能防冲设施破坏的处理、闸门及其启闭设备的维护加固、混凝土表面劣化处理等方面。     

高地应力区隧洞开挖效应动态仿真分析

高地应力下的隧洞开挖过程中，围岩将产生动态的变化。以锦屏二级水电站引水隧洞为例，采用非线性三维有限元法。对其动态开挖过程进行了仿真模拟，分析开挖后的围岩应力分布与变化规律、变形规律与特征以及塑性区范围，为合理设计和施工安全提供依据。     

复杂初始地应力场的反演分析

初始地应力是地下工程稳定性分析的重要荷载，线性回归法是现今初始地应力场分析方法中最常用的方法之一。当研究区域内应力条件复杂时，常用的考虑整个模型区域的线性回归法（文中称之为整体回归法）往往不能得到令人满意的结果。采用分区回归法作为相应的处理方法，并给出一个简单算例。计算结果表明该方法能有效克服整体回归的不足，提高回归结果的精度；同时，该法原理简单，易于理解，便于被工程设计人员接受。     

泸定水电站岸塔式进水塔结构动力响应分析

根据泸定水电站岸塔式进水塔的结构特点,建立了进水塔结构—水体—地基的三维动力有限元附加质量模型。分析了进水塔结构在施工完建期空库工况和正常蓄水位工况下分别与水平向、三向地震作用叠加的动力特性,确定了可能引起结构破坏的最不利位置。计算结果表明,水平向地震作用对结构应力应变影响较大,竖向地震作用的影响较小。     

基于遗传算法的深埋隧洞外水压力反分析

外水压力是富水区深埋隧洞衬砌结构承受的主要荷载,其取值的准确性直接关系到隧洞设计与施工的安全,根据西南某工程的钢筋应力等监测数据,基于遗传算法,利用FORTRAN语言对通用有限元软件ABAQUS进行了二次开发,编写了遗传算法及其与ABAQUS的接口程序,对引水隧洞衬砌结构承受的外水压力进行了反演分析,得到了外水压力取值,并与实际地勘资料提供的数据进行比较。结果表明,实测值与反演值相近,且均小于正演值,安全性能够得到保证,说明原有计算模型的外水压力初值具有一定的合理性。可见遗传算法用于隧洞的外水压力反演是可行的。     

水闸病害分析及其防治加固措施

由于多方面的原因，相当数量的水闸都出现老化并存在不同形式的病害，继而影响水闸的安全运行。文中对水闸的安全评价、病害类型及成因、病害检测、病害加固措施进行了综述。病害加固措施包括结构变形处理、地基渗漏处理、上下游消能防冲设施破坏的处理、闸门及其启闭设备的维护加固、混凝土表面劣化处理等方面。     

复杂多滑动面混凝土重力坝稳定分析与安全评价

针对复杂多滑动面的混凝土重力坝深层抗滑稳定问题,应用三维快速拉格朗日差分法对大坝和地基进行弹塑性应力应变分析,采用强度储备法研究了大坝的失稳破坏机理,并根据提出的应力校核法和强度储备法的安全评价准则对大坝的安全储备进行了评价,成果对实际工程应用具有一定的价值,也为其他类似工程提供了参考.