地下厂房洞室群施工过程的三维数值模拟分析

结合我国西部某地下厂房洞室群区域地形地质条件,采用三维非线性有限元法模拟洞室群分级开挖全过程,揭示了围岩及结构的应力场、位移场及破坏区分布规律,探明了围岩可能的失稳部位和失稳方式以及主厂房、压力管道、尾水调压室及尾水洞等主要洞室分级开挖过程中的围岩变位与稳定性,为类似工程的设计与施工提供参考。     

庙林水电站调压室设计

庙林水电站调压室为地下阻抗式,为大型地下洞室结构,开挖内径达21m,室筒高75m,顸拱地质条件较差,约1／2为Ⅳ类围岩。经对调压室施工、运行期进行有限元分析,最终取消了顶拱球冠的钢筋混凝土衬砌,采用锚喷支护,减小了施工难度,节约了工程投资。施工期及运行初期观测结果表明,调压室变形在合理范围内。     

瀑布沟水电站放空洞施工期监测及围岩变形特征

详细分析了瀑布沟水电站放空洞施工期的监测成果,并对施工期围岩的局部失稳原因进行了分析,阐述了施工期围岩变形特征。目前放空洞围岩变形已趋于收敛,监测物理量呈下降趋势。     

大型长廊式调压室围岩稳定性及结构特性三维有限元比较分析

结合三个长廊式调压室的不同地形地质条件,运用三维有限元方法,研究长廊式调压室开挖过程中围岩稳定性及运行工况和检修工况下长廊式调压室的结构特性,揭示了长廊式调压室结构的变形与应力分布规律,并对长廊式调压室的结构特性进行了系统总结.     

复杂支护结构软弱地层深竖井施工过程仿真分析

在软弱地层中修建深竖井工程存在围岩失稳坍塌与支护结构破坏等施工安全风险,而合理可靠的开挖支护施工方案是软弱地层深竖井工程施工期围岩稳定与支护结构安全的重要保障。针对某抽水蓄能电站软弱地层排风深竖井工程,建立考虑其复杂支护结构体系的施工全过程仿真分析模型,分析设计开挖支护方案下软弱地层围岩-支护结构体系的应力变形状态,并对施工期围岩稳定性与支护结构安全性进行了评价。在此基础上,通过对比不同开挖层厚、不同衬砌施作时机条件下的软弱地层围岩-支护结构体系施工力学性态,给出针对设计开挖支护方案的合理调整建议。     

水电站阻抗式调压室施工温控防裂研究

为研究水电站阻抗式调压室施工期温度及温度应力特征,基于温度场和温度应力场计算的基本原理,在通用大型有限元计算软件ANSYS基础上编制了二次开发程序,结合阻抗式调压室结构特点,对白鹤滩水电站6#阻抗式尾水调压室的温度场及温度应力场进行了有限元仿真计算。根据仿真计算结果,提出了通过采取控制浇筑温度及通水冷却等温控防裂措施,分流墩最高温度控制标准为42℃,为白鹤滩水电站调压室施工过程中的温度控制及防裂设计提供依据。     

大型长廊阻抗式调压室三维非线性数值分析

采用三维非线性有限元分析方法，结合泸定水电站调压室的开挖，模拟了大型长廊阻抗式调压室开挖和支护的施工过程。利用改进的锚杆单元模拟支护结构中锚杆的作用。分别从围岩稳定和衬砌结构的受力特性两个方面对调压室进行了分析，给出了围岩支护和结构设计的基本分析方法．可为类似工程提供借鉴。     

乌东德水电站右岸地下厂房施工期围岩稳定分析

安全监测是地下洞室围岩稳定安全评价的重要手段。乌东德水电站右岸地下厂房规模巨大,主厂房、主变洞、调压室三大洞室平行布置。为确保施工期围岩的安全稳定,通过使用多点位移计、锚杆应力计、锚索测力计、锚杆测力计、测缝计等监测仪器,对围岩表面和深部的变形进行监测,分析了地下厂房三大洞室第Ⅰ—第Ⅲ层开挖的位移特性与变形规律。监测结果表明:开挖引起的上层围岩变形较小,且主要集中在浅表层;三大洞室岩锚梁高程以上最大变形为16.43 mm,主厂房顶拱、上游侧岩锚梁和尾水调压室上游边墙围岩变形较大;爆破开挖扰动、开挖引起的空间效应以及较差的地质条件是围岩变形增长较快的主要影响因素;通过采用加强支护等措施,能有效控制围岩变形的发展。     

长廊式调压室结构方案优化

长廊式调压室运用于混合式水电开发中,常采用隔墙的形式将长廊结构分开形成独立并联调压系统。不同隔墙方案对调压室的施工安全便利、运行整体稳定和经济投资产生影响。因此本文合理优化其结构设计方案,以达到科学合理的设计目的。以某大型长廊式调压室为例,分析比较两种不同结构设计方案在围岩稳定、施工便利、投资预算的优劣。结果表明:整体性良好的岩柱隔墙在增强调压室施工阶段围岩稳定性和运行阶段洞室结构的整体稳定性有着明显优势,结合施工和经济因素,方案Ⅰ为优化方案。     

黄金坪水电站调压室围岩稳定及衬砌结构分析

黄金坪水电站调压室洞室规模较大,围岩以Ⅱ、Ⅲ类为主,局部为Ⅳ、Ⅴ类。通过开展三维数值仿真分析,论证大规模地下洞室的围岩稳定状况,分析不同工况下调压室衬砌结构的受力特性,提出调压室边墙衬砌、导流墩采用双层配筋,阻抗板采用分区配筋,孔口需加强配筋的设计方案。实践表明,该设计方案安全可靠,施工可行,经济合理。     

构皮滩水电站尾水调压室布置及结构优化设计

乌江构皮滩水电站地下厂房尾水调压室采用阻抗式、长廊型,最大开挖高度113.25 m,且有岩溶系统穿越其边墙和顶拱,施工及运行期高边墙稳定问题突出。通过调压式结构布置(体型)优化、结构加固、排水、导水、灌浆、围岩支护等多种加固措施集成创新,保证了调压室结构安全和围岩稳定,提高了电站发电效益,不仅有效地解决了该工程技术难题,还为其他开展类似工程设计积累了经验。     

基于Q系统与数值模拟的地下岩洞锚喷支护参数研究

针对山东某地下水封液化石油气库工程,基于洞室截面尺寸和场区结构面发育特征,采用Q系统计算出特定Q值洞室围岩段的初步锚喷参数。基于场区地应力分布特征,采用GSI和Hoek-Brown准则建立起Q值与岩体等效力学参数的联系。基于3DEC离散元,分别从连续和非连续围岩角度对锚喷参数进行校核,并基于超载安全系数法评价支护结构的安全性。结果表明:连续围岩条件下,锚喷支护对围岩位移的控制作用明显,锚杆的最小安全系数为2.75,喷层的安全系数为1.25,表明锚喷参数是安全、合理的;非连续围岩条件下,由于出现局部失稳块体,锚喷支护破坏失效;Q系统不针对局部块体失稳问题,表明结合离散元等数值模拟技术进行综合设计的必要性以及施工期对局部失稳问题进行提前甄别的重要性。     

阻抗式调压室下部五岔口开挖支护施工

锦屏一级水电站尾水调压室为圆筒阻抗式调压室,最大直径为41m,高为80.5m。尾水系统采用三机一室一洞的布置方式,下游尾水洞开挖宽度为19m,地处高地应力区,岩体强度应力比小于2。下部五岔口挖空率高,岩体二次应力高,对围岩结构稳定影响大。本文介绍了先小洞、强支护,再大洞、分序贯通的开挖支护方法、各个洞室的施工程序、洞口加固锁口原理与方法,有效保证了工程施工期安全、施工质量和施工进度,是一种有推广应用价值的施工技术,可供工程技术人员参考和借鉴。     

水电站气垫式调压室工程地质条件初步评价

近年来,国内西部水电站设计逐步加大引进气垫式调压室方案进行设计的力度,本文以某水电站气垫式调压室方案为例,从工程地质专业角度就方案的关键工程地质问题进行了分析及评价,全面、充分地介绍了气垫式调压室岩石质量及成洞条件、山体抗抬稳定性、围岩抗劈裂稳定性及围岩抗渗稳定性等关键工程地质问题评价参数选取、公式选择等评价流程及评价依据。     

小天都水电站气垫式调压室交通洞封堵化学灌浆设计

小天都水电站是我国较早采用气垫式调压室的工程之一,该工程气垫式调压室经多方论证研究采用"以水幕防渗为主,围岩防渗为辅,水幕上布置灌浆帷幕"的联合防渗结构型式。为更好地解决我国复杂地质条件下气垫式调压室高压气体渗漏问题,小天都水电站率先在国内气垫式调压室高压气体封堵中引入并成功应用化学灌浆技术,对化学灌浆技术的推广及气垫式调压室的封堵技术研究具有重要意义。介绍了化学灌浆技术在小天都水电站气垫式调压室交通洞封堵防渗的应用设计,可供类似工程参考。     

调压室开挖与支护的数值模拟分析

本文采用三维非线性有限元分析方法，模拟了调压室的开挖和支护施工过程，给出了围岩的评估程序。结合桑坪水电站调压室在施工工况下应力和应变的分布规律，分析了施工期间围岩的稳定性，为调压室结构设计提供科学依据。     

不同岩性条件气垫式调压室位置选择探讨

气垫式调压室对降低施工难度,最大限度地保护生态环境有着无可比拟的优势。但调压室对洞室的埋藏条件、岩体的地应力及渗透性要求较高。岗曲河二级水电站气垫式调压室拟选部位出露白云质灰岩及火山碎屑岩,因岩性差异导致围岩的工程地质条件差异较大,文章结合该工程对不同岩性条件气垫式调压室的工程地质条件进行了探讨。     

太平驿水电站调压室穹顶支护设计

太平驿水电站调压室是目前国内规模最大的地下埋藏式调压室之一，大井开挖直径达２８．６ｍ，其穹顶附近分布有ｆ＿１、Ｆ＿１两条断层交汇及多组结构面，对穹顶围岩的稳定极为不利，在穹顶支护设计中，运用壳体薄膜理论进行分析，结合工程类比法及实践经验，采用了锚喷加圈梁的联合支护方式。经开挖后的围岩监测证明，穹顶是稳定的。     

预测气垫式调压室运行中的漏气量的模型研究

在调压室的设计中,预测其在运行中的空气损失量是极为必要,因为漏气量严重影响着调压室的工作性能。调压室运行中气室的超压空气通过围岩裂缝向周围渗漏的过程是涉及气体驱替孔隙水的水－气二相流过程,目前对调压室漏气量的预测大多采用经验公式。作者基于多相流理论,同时考虑水相和气相的流动及相互作用,建立水－气二相流模型,针对气垫式调压室运行过程中气压室内的气体沿单裂缝向粘土夹层渗漏的水-气二相渗流过程进行了探索性研究。模拟了不同的围岩孔隙水压力与调压室内气压力比值情况下的气压室漏气情况,结果表明,当该比值增大时,漏气量将迅速减少,验证了设置水幕的防漏措施的有效性。由于水-气二相流模型可以充分考虑调压室地质条件,水幕的压力,气室气压及围岩性质等因素的影响,为空气损失评估、水幕设计及对漏气严重的调压室进行修补提供了新的研究思路。     

柳坪水电站调压室高边墙悬挂混凝土间隔衬砌施工技术

柳坪水电站矩形调压室开挖长度为133 m,宽13 m,最大高度84.711 m。围岩以Ⅳ类围岩为主,加之其体型结构复杂,开挖过程中高边墙易发生掉块和坍塌事故。根据工程地质条件和结构特点并经过论证,最终采用高边墙悬挂混凝土间隔衬砌技术,从而保证了调压室开挖施工的安全和施工的连续性,为柳坪水电站的顺利投产奠定了基础。