地下水工隧洞围岩及钢筋混凝土岔管结构数值分析

随着高山峡谷地区大型水电工程的兴建,深埋地下水工隧洞的围岩稳定和内外水压力作用下衬砌应力变形等成为重点关注问题。从围岩开挖支护、围岩衬砌相互作用和钢筋混凝土有限元模拟等方面建立钢筋混凝土岔管段数值分析模型,以蒲石河抽水蓄能电站尾水岔管为例,分析了围岩的应力、变形问题以及混凝土岔管结构配筋和配筋后应力、裂缝开展等问题。围岩分析计算结果表明：在主、岔洞交叉处会产生拉应力,塑性区开展较深,同时主洞靠近岔洞侧和尾水支洞的两侧岩体塑性区也有较大的开展。岔管结构分析计算结果表明：正常运行工况在内水压力作用下岔管结构大部分区域存在拉应力,裂缝较大;检修工况在外水压力作用下仅在主、岔管交叉处存在拉应力区,裂缝较小。     

ABAQUS软件在岩体力学参数和初始地应力场反演中的应用

越来越多的岩土工程采用大型商业软件进行数值模拟,但很多工程在初始地应力场的反演方面仅仅考虑弹性分析,这样不但与实际的岩体材料本构特性不符,导致反演的应力场准确度降低,而且存在反演的结果与后续的计算步能否顺利衔接的问题.为此,总结了商业软件ABAQUS在获得平衡地应力场方面的几种方法及其优缺点,然后利用该功能,在考虑岩体弹塑性本构模型情况下,采用线性回归和改进的BP神经网络相结合的方法反演了基于测点数据的某区域的初始应力场,结果表明,其反演精度可满足工程要求,并可反演边界条件以外的其他参数.     

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。     

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。     

基于结构可靠性的双曲线冷却塔施工期风荷载取值及应用

针对施工期间的钢筋混凝土双曲线冷却塔塔筒结构,采用"结构可靠度的时段分析方法",以"结构在施工期内的可靠度=设计基准期内的可靠度"为前提,求出塔筒施工期风荷载的标准值,并将其用于实际工程。该成果可为冷却塔(特别是超大型冷却塔)塔筒结构的施工期验算提供依据,对规范作出相应的补充。     

锦屏二级水电站隧洞群施工期地下水运移、影响 及控制研究

 富水区修建深埋长隧洞必然会破坏原有地下水系的平衡,进而对施工和周边水文地质环境产生不利影响。隧洞群开挖过程中,地下水的运移、影响及隧洞涌水量等研究是一个受多种因素影响的复杂的三维问题,依托锦屏二级水电站引水隧洞群工程,研究隧洞施工过程中山体内部地下水的运移情况,将目前进度下的分析结果和实际监测到的结果进行对比,验证了分析方法和结果的可靠性,在此基础上预测隧洞群贯通后地下水的分布状态,并分析其对工程区内的两大泉(磨房沟和老庄子泉)及当地居民生活用水的影响,进而研究并提出锦屏隧洞施工涌水的控制措施和控制标准,为设计、施工提供参考依据。     

锦屏二级水电站引水隧洞主要工程地质问题分析

对锦屏二级水电站引水隧洞在前期试验洞施工建设过程中遇到的工程地质问题进行分析研究。概述了锦屏二级水电站引水隧洞地应力场、岩爆及其监测预报的情况,并对隧洞高外水压力和涌突水问题进行分析研究;提出通过加强初期支护防治岩爆和“以堵为主、堵排结合”的涌突水防治措施。     

隧洞工程区三维初始地应力场的回归分析

根据实测地应力资料的三维有限元回归分析法是目前应用较多的初始地应力场数值分析方法之一。针对隧洞工程区特殊的地形条件（洞身很长），通过用梯形分布荷栽代替常用的均布荷载来模拟水平向构造应力来提高回归的精度，对锦屏隧洞区地应力场进行回归拟合计算，复相关系数由0.919提高到0.976，表明该方法能显著提高回归精度，可广泛用于工程实践中。     

单轴压缩下砂岩断裂试验及细观统计损伤模型

岩石是典型的非均匀性材料,含有裂纹、颗粒胶结面等缺陷,建立三维岩石损伤破裂本构模型,真实模拟岩石宏细观力学特性,是岩石损伤力学中的首要问题之一。通过赋予损伤后细观单元一定的承压能力,使其成为"接触单元",模拟压缩状态下的物质接触愈合作用,建立考虑细观单元残余强度的统计损伤本构模型,给出损伤变量的演化规律,采用Weibull双参数分布模拟岩体细观参数的非均匀性和随机性,编制程序实现了三维模型的单轴压缩计算。开展圆柱形砂岩单轴压缩物理试验,将基于细观统计损伤模型的计算结果与物理试验结果对比。结果表明,数值模拟结果与砂岩单轴压缩试验中宏观弹性模量及单轴抗压强度一致,应力应变曲线相吻合。基于考虑细观单元残余强度的本构模型可以准确模拟砂岩试样逐渐从细观损伤累积到集聚成核断裂扩展直至破坏的全过程,数值模拟最终破坏形态特征与物理试验一致。验证了模型的有效性,为进一步采用本构开展不同荷载条件及岩体工程分析应用奠定了基础。     

锦屏二级水电站引水隧洞施工期涌突水数值模拟

涌突水是我国西南山区修建地下工程过程中经常遇到的问题之一。文章以锦屏二级水电站引水隧洞为例,引入等效入渗强度来模拟降雨入渗过程,采用等效连续各向同性介质模型,运用三维有限元的基本方法和地下水动力学的基本理论对引水隧洞施工全过程工程区涌水量和降落漏斗的影响范围开展了分析研究。在不采取相应的防渗支护措施的情况下,洞群开挖将产生最大26 m3/s左右的涌水量,降落漏斗的影响范围在20 km左右。采取"以堵为主、堵排结合"的工程措施后,涌水量明显减小,地下水位得到回升,处理结果基本可以满足工程建设和地表水环境的需要。