某水电站调压井衬砌应力稳定分析

结合某水电站调压井实际工程,运用ANSYS结构有限元软件,模拟调压井实际开挖进程,进行井身衬砌应力稳定分析。从结果可以看出,调压井衬砌和围岩间的应力和变形均十分合理,计算精度较高,满足施工安全及衬砌合理化要求,为该工程顺利施工提供了理论依据。     

隧洞支洞群施工及运行期围岩及衬砌结构应力变形数值分析

采用弹塑性D-P模型对缅甸太平江水电站引水发电洞支洞群稳定性进行了分析,探讨了在开挖及运行工况下围岩稳定性、衬砌混凝土结构的应力变形分布规律以及不同开挖顺序对围岩应力变形影响。结果表明:在施工及运行工况下,围岩稳定,运行工况下现有衬砌结构能够满足要求,不同开挖方案对围岩应力变形影响不大。分析成果为该工程设计及施工提供参考。     

调压井群结构型式优选及围岩稳定性研究

某水电站调压井群处于复杂高地应力软岩区,层状特征显著,工程开挖后围岩和衬砌结构变形开裂问题突出。为了充分论证不同调压井结构形式与区域地质条件的相互关系,建立三维有限元模型,针对3种不同调压井结构形式(长廊、两圆筒式、三圆筒式),分析施工期围岩变形、应力及破坏情况,进行稳定性比选。结果表明:长廊式边墙变形、拉应力都较大,围岩破坏区范围较深;二圆筒式变形较小,但井身拉应力稍大,对稳定不利;而三圆筒式变形小,极值出现在顶拱,量值为3.9 cm,应力分布均匀,塑性破坏区深度3～5 m。因此推荐三圆筒室设计布置方案。     

高地应力条件下输水隧洞断面选型及支护设计

在高地应力条件下选择合理的隧洞断面型式以及支护结构,对保证施工期围岩稳定及隧洞长期运行安全具有重要意义。针对滇中引水工程高地应力洞段,通过对比分析不同断面型式下隧洞围岩应力、变形及塑性区分布规律及量值大小,确定了隧洞断面型式为马蹄型,有利于隧洞围岩受力及结构稳定。在综合分析隧洞围岩的应力变形情况及塑性区深度的基础上,结合工程类比法确定了隧洞施工过程的临时支护措施及永久衬砌方案。通过对比支护前后隧洞围岩的变形数值及塑性区分布范围发现:临时支护措施能够有效的控制围岩的变形及减小围岩的塑性破坏范围,经永久衬砌后的隧洞围岩处于稳定状态,无明显的塑性破坏产生。     

蓄集峡水电站深埋调压井施工开挖数值仿真

蓄集峡水电站调压井表层岩体风化严重,开挖深度大,下部岩体卸荷作用较强,施工期围岩稳 定性问题突出。为探究施工方案对调压井围岩稳定性的影响,结合工程地质条件,利用三维非线性有限 元技术对调压井的开挖与支护进行精细模拟,得到无支护条件下围岩的变形特征和力学行为规律,以及 喷锚支护措施对围岩的应力变形及塑性区的影响。随着开挖的进行,围岩变形和应力逐渐增大,最大值 分布区也不断变化。受开挖卸荷影响,围岩均向井内发生变形,最大水平位移主要分布在表层风化围岩 和井筒底部围岩附近。连接管与井筒衔接处围岩应力集中十分显著,井筒深处围岩出现局部塑性松动 圈,围岩开挖稳定性较差。施工期围岩经喷锚支护后,围岩变形量显著减小,应力集中有所缓解,塑性区 发育得到有效的限制,调压井整体稳定性较好。     

四川省尼日河开建桥电站工程调压井围岩及支护结构稳定性分析与优化研究

本文以四川省尼日河开建桥电站调压井为对象,探索和研究了用三维有限元的方法计算调压井的建模方法,讨论了施工期调压井在开挖过程中应力分布情况与变形规律,以及不同工况下衬砌结构的稳定性分析,研究了优化的衬砌结构方案。     

开建桥电站调压井围岩及支护结构研究

以四川省尼日河开建桥电站调压井为对象,探索和研究了用三维有限元方法模拟调压井的开挖效应;讨论了施工期调压井在开挖过程中应力分布情况与变形规律,以及不同工况下衬砌结构的稳定性;比较了5种衬砌结构的优化方案。分析表明,原设计方案是偏保守的,而对衬砌的结构优化是可行的,对类似工程具有一定的借鉴意义。     

超前预固结灌浆调压井施工期围岩稳定的影响研究

结合工程实例,针对复杂地质情况下的大尺寸调压井,采用理想弹塑性材料本构关系及D-P屈服准则建立三维有限元模型,研究调压井施工期围岩的稳定性.分析各方案下分步开挖过程对围岩稳定性的影响,了解围岩应力变形分布特征、塑性区发展状况.通过研究对Ⅳ～Ⅴ类围岩超前预固结灌浆后开挖成井,不采取任何支护措施,固结灌浆影响范围为开挖边线外7m的方式.分析计算结果表明,对于地质条件复杂、规模较大的调压井工程,施工过程中单纯的支护不足以维持围岩的稳定,需采用灌浆手段控制围岩的变形量与塑性区发展范围,减小对支护的要求.     

沐若水电站调压井设计

沐若水电站采用引水式发电,因引水遂洞较长须布置大型上游调压井结构。调压井采用简单圆筒式,高度为76.5 m,断面内径为25.0 m,具有结构尺寸大、内外水荷载大、地质条件复杂等特点。针对调压井调保稳定、结构安全等工程技术难题,采用数值分析、工程类比等方法,研究确定了调压井平面布置以及调压井衬砌配筋形式。所采用的预先灌浆加固及逆作法施工的井筒开挖方案,保证了井筒施工时性态较差围岩的稳定性。     

拉哇水电站地下厂房围岩稳定分析

大型地下洞室群结构及地质条件复杂,其围岩稳定性受施工方法、支护方式及围岩自身等多方面因素影响。以拉哇水电站地下厂房为研究对象,采用三维非线性有限元法进行数值模拟分析,研究其在开挖过程中围岩位移、应力及塑性区的变形规律,分析其围岩稳定性能,为工程开挖及支护提供科学依据。结果表明:拉哇水电站围岩变形最大位移达74. 44 mm,拉、压应力最大值分别达1. 06 MPa和23. 14 MPa,主厂房顶拱、边墙及洞室交叉部位区域稳定性较低,在实际施工中,应加强监控并适当调整支护方案。     

基于ANSYS二次开发的立洲水电站调压井有限元内力计算及配筋研究

以四川木里河立洲水电站调压井工程为研究对象,对围岩稳定及衬砌结构内力分布与配筋等开展了较为深入系统的研究。通过ANSYS软件二次开发,利用APDL编制调压井任意断面的内力计算程序,对不同工况典型断面进行内力分析,获得了井筒沿高程内力分布图,对施工工况(锁口衬砌段)、运行工况(最高涌浪控制工况下井筒衬砌和底板配筋)提出了调压井衬砌结构的配筋建议。     

钢筋混凝土岔管结构优化

针对钢筋混凝土岔管锐角区围岩稳定性和衬砌结构受力情况复杂的问题,结合某抽水蓄能电站工程实例,建立了引水钢筋混凝土岔管三维数值模型,并对岔管锐角区进行修圆处理。采用有限单元法,对比分析了不同修圆半径下的围岩稳定性及衬砌结构的应力和变形。计算结果表明:与修圆前相比,施工期塑性区范围增加,围岩的塑性区集中程度减缓,但岔管分岔处跨度增大,围岩变形略有增加;运行期岔裆的应力集中程度减缓,钢筋应力集中程度也有所减小,应力分布更加均匀;检修期岔管衬砌主要承受压应力,适当的修圆处理减缓了局部压应力集中程度,对变形影响不大;在外围围岩稳定的基础下尽量减少开挖,选择适当的修圆半径,有利于围岩的稳定和衬砌结构的受力。     

阻抗式带狭长上室型调压井三维有限元应力应变分析

运用三维有限元分析方法,对布仑口-公格尔水电站调压井衬砌结构及外部围岩进行了数值模拟.通过分析调压井围岩及衬砌结构在运行期的变形及力学特性,评价现有调压井在运行期的稳定性.并对支护措施的改善提了具体的建议.为阻抗式带狭长上室型调压井的设计提供了参考依据.     

高地应力环境下引水隧洞软弱围岩稳定性分析

以实际深埋软岩引水隧洞施工为背景,在对导致大变形的围岩压力性质认识和力学行为分析的基础上,结合室内实验、数值模拟手段、施工变形监测数据和围岩—衬砌接触压力现场试验,研究了隧洞开挖后洞周位移分布特征、围岩变形和支护受力随时间发展规律。研究结论表明:(1)大主应力方向为垂直方向的高地应力环境中,隧洞软岩大变形以挤压型变形为主;(2)开挖面和二衬对约束隧洞空间位移分布具有重要作用;(3)软弱围岩变形发展和支护受力具有明显的流变特性和时间效应,及时施加二衬能有效限制流变变形的发展。在研究基础上提出了一些施工中有益于控制围岩稳定性的建议。     

锦屏电站左岸导流洞衬砌及其与洞壁围岩间相互作用研究

采用非线性有限元法,对锦屏电站左岸导流洞的典型剖面K0 434 m进行了精细模拟,以洞室开挖后的应力场为初始应力场,研究了衬砌结构应力以及衬砌结构与围岩接触截面间的相对变形和应力,预测了衬砌结构与围岩接触截面间拉应力超过允许脱空应力的部位,分析了左右边墙、底板和顶拱所承受的弯矩、剪力,进而按内外侧不对称配筋进行设计,计算了洞室各部位内外侧所需的配筋面积,为今后的衬砌施工设计提供参考.     

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。     

丹巴水电站引水隧洞衬砌结构安全与围岩稳定性分析

依托丹巴水电站引水隧洞工程,研究锚杆和衬砌对围岩稳定性的影响,进行了不同埋深下隧洞衬砌厚度的比选和衬砌的安全性分析、配筋和裂缝宽度验算等,考虑了不同衬砌施加时机对隧洞受力及位移的影响。研究发现,锚杆支护可使围岩塑性区分布更加均匀,受力更加合理,可较好的控制围岩变形;衬砌内最大压应力值随着埋深增加而增大,随着衬砌厚度增加而降低;提出了有效减压区,应在有效减压区选择衬砌厚度,衬砌厚度选1.5m为宜;在最危险工况下,给出了合理的配筋设计方案;经过不同位移量和不同模型下衬砌安全性的对比分析,衬砌加固选择85%的位移预留量,围岩的变形量和最大控制内力都可得到明显的控制。     

大型地下硐室群施工期围岩应力变形及稳定分析

猴子岩水电站地下厂房硐室群工程地质条件复杂,岩体节理裂隙发育、受多条断层和挤压破碎带影响,加之布置于中-高地应力区域,施工过程中硐室围岩的变形和破坏较为明显,为确保工程施工安全,须对整个硐室群施工期的应力变形及稳定进行分析。结合相关设计参数和开挖支护实施方案,建立了猴子岩地下厂房硐室群的三维有限差分计算模型,并对其地应力场分布进行了反演,在此基础上对硐室群整个施工过程进行了全程模拟。计算结果表明:随着硐室开挖临空面的扩大,上下游边墙应力松弛现象较为明显,在断层出露带、机坑隔墙底部出现了不同程度的应力集中;开挖过程中围岩位移逐渐增大,在硐室连接处出现了大变形。设计支护方案实施后可以较好地限制围岩变形,减小塑性区面积,工程实践说明该方案较为合理。     

大型调压室围岩稳定分析

采用FLAC3D有限差分程序对某水电站大型长廊阻抗式调压井的洞室开挖围岩稳定、衬砌结构受力特性进行分析计算。分析了围岩和支护结构联合作用的机理,并提出相应的分析方法。结果表明：在现有的支护措施下围岩的稳定是有保证的,也说明采用有限差分法对围岩和支护结构联合作用进行分析是有效、可行的。