基于三维有限元法的地下厂房岩锚吊车梁稳定性研究

以双江口水电站地下厂房岩锚吊车梁为研究对象,采用三维有限元法研究施工期及运行期各种荷载作用下回填混凝土、围岩位移、应力分布规律及锚杆的受力状态,揭示了地下厂房中下部开挖以及运行期荷载组合对岩锚吊车梁及附近围岩局部变形、稳定性的作用和影响。计算结果表明,岩锚吊车梁混凝土与围岩接触面具有足够的安全储备,锚杆具有足够的锚固力,从而论证了双江口水电站地下厂房吊车梁结构设计参数以及锚杆的支护方案是可行的。     

高地应力下岩锚吊车梁浇筑时机优化分析

西南地区某水电站地下厂房厂区地应力水平高且水平向构造应力较强,洞室分期开挖导致的围岩应力释放必然对岩锚吊车梁的变形及应力产生很大影响。鉴于此,采用三维弹塑性损伤有限元法对不同时机浇筑岩锚梁进行研究,计算分析分期开挖中岩锚梁自身的变形和拉压锚杆应力状态。结果表明,在该地下厂房高地应力场中,岩锚梁会产生较大变形和大范围拉杆屈服现象,而延期至第6期浇筑岩锚梁可有效减小吊车梁随围岩的变形和拉压杆应力,并提高岩锚梁接触面的安全系数,保证岩锚梁的稳定运行。     

各向异性岩体中岩锚吊车梁分析

 根据层状各向异性岩体中岩锚吊车梁的受力特点，提出了岩锚吊车梁设计的基本方法即有限元计算法。采用三维弹塑性有限元对施工期、运行期吊车梁及围岩的应力、变形、稳定性进行了分析计算，并根据锚杆的“承拱悬吊”机理和三维有限元计算的特点，采用了隐式杆单元对吊车梁的悬吊锚杆进行分析计算。通过对工程实例的分析计算，论证了有限元法能较好地反映层状各向异性岩体中岩锚吊车梁的受力特点；为各向异性岩体中的岩锚吊车梁的计算提供了一种有效的分析方法。     

岩锚吊车梁设计方法初探

对确定岩锚吊车梁结构断面尺寸和锚杆受力设计的基本方法——刚体平衡计算法进行了初步探讨,从岩锚吊车梁的实际受力及岩锚吊车梁受力锚杆应力的基本构成分析出发,提出岩锚吊车梁设计较为合适的方法为含岩锚梁洞室围岩整体有限元计算法。     

白鹤滩水电站地下厂房岩壁吊车梁稳定性分析

当地下厂房岩梁壁座缺失或超挖较大时,岩壁吊车梁与修补混凝土需要同期浇筑和施工,岩壁吊车梁与常规岩梁体型相比有了较大变化、受力十分复杂。为此,采用能较好地模拟不连续面的非连续力学方法,对岩梁与岩壁结合面采用接触面单元进行模拟,分析了标准设计断面和壁座修补断面两种情况下的岩壁吊车梁锚杆受力、岩梁与岩壁结合面的应力与变形,以及修补断面岩梁的潜在破坏形式,并对促进岩梁稳定的措施进行了探讨。结果表明:采用非连续力学方法计算出的岩梁锚杆受力、岩梁和岩壁结合面上的应力和变形分布特征与实际情况较为接近;对于岩梁壁座缺失的情况,采用混凝土修补以及附壁墙加强措施是合适的,轮压荷载引起的锚杆应力、岩梁与岩壁结合面法向变形和切向变形在可接受范围内;在超载情况下,修补断面岩梁的破坏是以锚杆先出现受拉破坏,进而岩梁与岩壁结合面剪切破坏的破坏型式;在岩梁的稳定性分析中,不仅要考虑厂房开挖变形引起的锚杆释放应力,也要考虑其引起的岩梁和岩壁结合面应力变化的影响。     

岩锚吊车梁三维有限元数值分析计算

基于三维非线性弹塑性有限元原理,采用隐式锚杆单元方法,对大渡河干流规划“三库22级”的第11级电站地下厂房施工期和运行期岩锚吊车梁及围岩的应力、变形、稳定性进行了分析计算。通过对工程实例的计算,论证了有限单元法能较好地反映岩锚吊车梁的受力特点,为岩锚吊车梁的体型设计和稳定校核提供了参考依据,为实际工程施工起到了一定的指导作用。     

岩锚吊车梁结构稳定的数值计算分析

采用二次细分网格法,结合三维弹塑性非线性有限元法,计算分析了某地下厂房运行期的岩锚吊车梁。在原始地应力场的基础上,用地下厂房的整体模型计算分期开挖,得到开挖后的地应力场。用这个应力场进行插值计算,得到岩锚吊车梁模型的初始应力场。在此基础上,施加荷载进行计算,全面地分析了正常开挖、超挖、欠挖3种工况下,不同体形岩锚吊车梁的受力特征、稳定性及锚杆的受力特征,明确指出了施工中超、欠挖对吊车梁稳定的不利影响。此外还分析了吊车梁混凝土与围岩接触面的C,φ值对滑动安全系数的影响。     

四川省大渡河金川水电站地下厂房岩壁吊车梁岩台超挖处理措施及锚杆注浆时机研究

为了解决金川水电站地下厂房岩壁吊车梁岩台超挖严重问题,综合考虑现场地质状况、开挖现状、施工条件以及后续开挖可能进一步加剧围岩劣化等因素,对岩台超挖部分实施混凝土回填,并与岩壁吊车梁同期施工。通过建立岩壁吊车梁和回填混凝土及围岩三维有限元数值模型,计算分析了洞室下部开挖过程中的洞壁应力释放和桥机轮压、受拉锚杆注浆时机对岩壁吊车梁受拉锚杆应力以及壁吊车梁应力影响。结果表明：岩壁吊车梁锚固锚杆应力主要受洞壁应力释放影响,轴向拉应力最大值位于岩体中,桥机轮压影响幅度仅为0.32～3.15 MPa;岩壁梁锚固锚杆不宜与系统锚杆同时注浆。岩壁吊车梁运行状态良好,满足稳定要求。     

龙滩水电站地下厂房生产性荷载试验对岩锚梁的影响分析

以龙滩水电站地下厂房岩锚梁为研究对象,利用同步监测成果,分析了生产性荷载试验对岩锚梁锚杆应力、梁体内部钢筋应力和压应力以及梁体与围岩接触变形的影响。试验结果表明:岩锚梁梁体与围岩间的变形较小,岩锚梁在加、卸荷过程中处于弹性变形;静力荷载对岩锚梁锚杆的拉、压应力影响较大,应避免重物在岩锚梁上长期停留。     

三峡电站地下厂房岩锚梁温度应力控制措施探讨

以三峡地下电站厂房岩锚梁为研究对象,采用三维有限元数值仿真技术,从岩锚梁混凝土浇筑季节、预应力锚杆加载方式等方面,就如何控制岩锚梁的温度应力进行探讨。认为岩锚梁产生较大温度应力的主要原因是预应力锚杆极大地增加了围岩对岩锚梁的约束作用,限制了梁体的温度变形;为有效降低岩锚梁的温度应力,应尽量安排在低温季节浇筑岩锚梁混凝土,采取分期加载或"卸载—恢复预应力"等温控措施和施工工艺。     

地下洞室施工开挖的三维弹塑性数值模拟分析

采用三维弹塑性有限元法对某水电站地下厂房主洞室施工开挖过程进行数值模拟计算。通过分析地下洞室开挖过程中围岩和岩锚吊车梁的变形状态、应力状态、屈服区分布以及整体稳定性。得到应力及变形的发展规律以及屈服区出现的部位,指出在设计、施工中的注意事项,为工程设计和施工决策提供理论参考依据。     

鲁地拉水电站地下厂房岩壁吊车梁设计

鲁地拉水电站工程地下厂房吊车梁采用岩壁吊车梁结构。设计时采用《地下厂房岩壁吊车梁设计规范(Q/CHECC 003-2008)》推荐方法对梁体受拉锚杆的截面积、锚固长度以及梁体的抗滑稳定等进行了详细的计算。此外还应用ANSYS程序,采用二维、三维非线性有限单元法,精细模拟了围岩、梁体、锚杆以及岩壁吊车梁与岩体的接触面,对岩壁吊车梁的受力特性进行了系统的计算分析。数值仿真分析结果表明采用接触面单元、锚杆单元,充分考虑了梁体与围岩之间的张开、接触、摩擦以及受拉锚杆与围岩的相互作用,较好地反映了岩壁吊车梁在各种工况下的工作性态及支护机理,对其他工程的岩壁吊车梁的稳定性分析、支护设计有较好的借鉴和指导作用。     

扶壁柱式岩壁吊车梁受力特性研究

岩壁吊车梁是水电站地下厂房常用的结构形式之一。在地下厂房围岩条件较差的情况下,一般通过增设扶壁柱方式来控制吊车梁产生过大的变形。基于有限变形理论,建立III类围岩条件下带扶壁柱的岩壁吊车梁数值计算模型,探讨了吊车梁施工完成后地下厂房下层后续开挖对吊车梁应力和变形分布的影响,分析了吊车梁在吊车运行载荷条件下的应力变形特性,获得了扶壁柱高度大小对吊车梁变形及应力分布的影响规律,提出了带扶壁柱吊车梁设计应注意的应力集中问题,研究结论可为工程设计参考。     

岩壁吊车梁动力特性及响应的实测研究

岩壁吊车梁是地下厂房大吨位桥式起重机的支撑结构,由于其受力十分复杂,目前所使用的设计和计算方法都忽略了岩石变形、混凝土与岩石的粘结力,也没有考虑岩壁梁在桥机运行时的动力作用,这同实际情况有一定的差别。为此,对于岩壁吊车梁的动力特性和动力响应进行了现场原型实测研究,取得了一些有工程意义的成果,为今后类似工程的设计提供了相关的技术参数。     

巨型地下厂房创新支护技术应用

白鹤滩水电站地下厂房位于高地应力区,洞室群规模巨大、挖空率高,围岩以Ⅲ1类玄武岩为主,大型层间层内错动带、柱状节理玄武岩和陡倾角长大裂隙等不良地质构造发育,洞室群效应明显,围岩稳定问题突出,开挖成型困难。为此,地下厂房开挖过程中拟采用硅粉喷射混凝土、新型锚索锚固材料,以达到快速支护的目的;利用全螺纹树脂锚杆提高岩锚梁成型质量;采用混凝土提前置换错动带以有效控制围岩变形。详细介绍了上述一系列支护技术的应用情况及控制技术。工程实践证明,上述措施实施后很大程度上保证了地下厂房开挖成型与围岩稳定。     

特大型地下厂房岩壁梁锚杆和混凝土施工技术及质量控制

岩壁梁是一种新型结构，为通过一定深度的锚杆将钢筋混凝土梁固定在地下厂房两侧的岩壁上，而吊车荷载则通过锚杆和钢筋混凝土与岩石接触面的摩擦力传到岩体上，形成岩壁梁和岩体共同受力的结构。岩壁梁是地下厂房施工和运行的核心建筑物，岩壁梁锚杆和混凝土的施工质量是直接关系到岩壁梁成败的关键，所以施工技术和施工质量均要求极高，是地下厂房系统施工的重点和难点。本文介绍了瀑布沟水电站地下厂房岩壁梁锚杆和混凝土施工的关键技术及质量控制经验，可供同类工程借鉴参考。     

万家寨引黄工程岩壁吊车梁施工技术要点

岩壁吊车梁的成形、正常运行使用 ,关键在于施工质量达到设计要求 ,文中对引黄入晋工程地下泵站岩壁吊车梁的施工技术要点作了较深入、具体的探讨。     

漫湾水电站二期工程地下厂房岩壁吊车梁设计

漫湾水电站二期工程地下厂房吊车梁采用岩壁吊车梁结构。设计采用刚体力系平衡法和有限无法进行计算,并借鉴了鲁布革等水电站岩壁吊车梁设计的成功经验。针对漫湾工程岩壁吊车梁地段地质条件较差的问题,设计中采用了混凝土置换等措施进行加强锚固。通过承载试验成果及一段时间的运行表明,岩壁吊车梁体形及锚固措施设计是合理的。     

周宁水电站地下厂房及引水系统监测成果分析

周宁水电站地下厂房及引水系统的监测项目包括围岩变形监测、锚杆应力计监测、渗透压力监测、测缝计监测。采用的监测仪器分别为:RW-40型多点位移计、KL型锚杆应力计、PWS型渗压计、CF-12型测缝计、DI-10型三向应变计。监测仪器随着地下厂房分层开挖而分层埋设。施工期采用手工巡测,人工测读记录,然后将观测数据输入微机进行分析、整理。根据监测结果可以验证厂房边墙加固措施的效果,指导行车运行及引水系统充排水过程等,并可适时掌握高压管道和地下厂房安全运行性态。