基于FLAC3D的抽水蓄能电站地下厂房围岩稳定性分析

采用FLAC3D程序对某抽水蓄能电站施工开挖及支护过程进行了仿真分析。重点对典型的#2机组剖面就围岩开挖后的应力场、位移场及塑性区分布规律进行了比较分析,得出了实用的结论,可供设计和施工参考。     

CCS水电站地下厂房施工过程中围岩稳定性分析

CCS水电站地下厂房由主厂房和主变室组成,为超大断面地下洞室,其开挖过程中围岩应力、变形等特征决定着地下厂房施工和运营过程中的安全性和可靠性。通过分析工程地质条件,选取#8机组剖面建立地质概化模型,采用有限元程序Phase 2建立数值分析模型,基于弹塑性本构关系对施工开挖和支护进行数值模拟,研究开挖过程中围岩变形场、应力场及塑性区的分布及变化特征。结果表明,洞室顶拱的变形和应力集中主要产生在当层开挖,后续开挖对其影响较小,围岩趋于稳定;主厂房、主变室洞周岩体均呈现出向岩体内延伸的塑性区,塑性区岩体的破坏以剪切破坏为主;锚杆和喷混凝土支护对围岩的变形影响较小,对围岩的应力集中、拉应力区和塑性区有一定程度的改善。该研究结论和方法为地下厂房的施工开挖和支护设计提供了参考。     

文登抽水蓄能电站地下厂房施工期围岩安全监测分析

依据文登抽水蓄能电站地下厂房施工期安全监测数据,对施工期围岩变形和支护受力进行了分析。监测成果表明,主厂房、主变室开挖围岩总体变形不大,最大变形量值为13.01mm,围岩变形-历时曲线整体上台阶状特征显著,不具有明显的时效性;支护体系受力也在正常范围内,表明地下厂房围岩是基本稳定的。结合厂区工程地质条件及物探成果,文登抽水蓄能电站地下厂房洞室围岩稳定主要受到石英二长岩岩性、长大裂隙、断层等地质结构控制,岩体变形受到应力卸荷松弛与局部岩体结构作用,变形较大区域多为受局部不良岩体结构和围岩开挖卸荷损伤作用所致。     

地下厂房围岩稳定性分析及支护方案优化

基于工程实际与设计方案,构建了甘肃省讨赖河三道湾水电站地下厂房洞室群的三维有限元模型,采用弹塑性有限元法计算模拟了洞室分步开挖及支护过程,分析了有无系统锚杆支护工况下围岩的应力状态及洞室变形,论证了锚索支护的必要性,并对锚杆长度设计方案进行优化.计算分析表明,系统锚杆明显改善了开挖围岩的变形与稳定性,该法可行、合理,可供借鉴.     

地下厂房洞室群开挖卸荷力学特性及岩体质量评价

针对地下厂房洞室群开挖导致围岩卸荷回弹、岩体质量发生劣化问题,以金沙江某地下厂房洞室群为工程背景,基于卸荷岩体力学理论,采用有限差分法研究了洞室群各期开挖对洞周围岩卸荷力学特性的影响,并根据岩体开挖卸荷后的力学参数,采用岩体分类指数法对洞室群开挖后的岩体质量进行评价。结果表明,随洞室群的施工开挖,洞周围岩卸荷区不断发生演化,其卸荷区深度、范围逐渐增大;洞室群开挖完成后,三大洞室间均有程度不同的卸荷贯通区出现;洞周围岩部分卸荷区岩体质量由开挖前的Ⅱ类变为Ⅲ类。     

玉龙喀什水利枢纽工程地下厂房围岩稳定分析

新疆和田玉龙喀什水利枢纽工程地下埋藏式厂房面临高地应力、大跨度开挖,工程区岩石饱和抗压强度偏低,软化系数偏大,薄层状片理发育,地下厂房距离大坝较近,水库蓄水后外水压力增大,且在施工期及运行期不可控因素较多.高地应力对厂房边墙变形影响较大,为确保计算成果的可靠性,先进行地应力反演,使得反演成果与实际地应力场相接近,再进行...     

某抽蓄电站地下厂房洞室群开挖支护过程中围岩稳定性分析

某大型抽水蓄能电站的地下厂房洞室群结构复杂,地质结构特殊,安全问题突出,需评价其在开挖支护过程中围岩的稳定性。为此,采用弹塑性有限元法,建立三维模型,使用自编程序Gehomadrid,根据开挖方案,通过不断调整模型中单元的存在状态,真实、有效地模拟了开挖支护过程,得到了开挖支护过程中围岩位移、应力、塑性区以及支护受力等结果。研究成果可为该工程设计、施工提供指导意见,也可为同类工程提供参考。     

五岳抽水蓄能电站地下厂房初始地应力反演及围岩稳定性分析

河南五岳抽水蓄能电站地下厂房洞室群结构复杂,主厂房最大跨度26.0 m,高55.1 m,为大型地下洞室。岩体结构面发育,强度低,断层f₁贯穿三大厂房,安全问题突出,需分析其开挖后围岩的稳定性。为此,使用FLAC^3D程序建立地质模型,采用BSA-BP神经网络反演计算了该区的初始地应力场,而后进行地下厂房开挖的模拟计算,分析了围岩应力场、位移场及塑性区发育分布规律,结果表明地下厂房洞室群围岩基本稳定,但在断层发育部位及母线洞两端存在局部变形破坏的可能。研究成果可为该工程设计、施工提供指导,也可为同类工程提供参考。     

地下厂房洞室群围岩三维非线性粘弹塑性流变分析

地下洞室围岩在软岩地质条件下会产生流变效应,考虑"围岩—喷锚支护"系统的整体力学效应,在西源模型的基础上,提出了以塑性屈服函数及应力水平和长期强度大小关系为两个控制参数的双开关西源模型,建立包含流变时间、应力水平和塑性屈服函数等在内的粘弹性应变增量和粘塑性应变增量表达式;岩石未进入塑性屈服状态只考虑粘弹性应变增量,进入屈服状态后就应考虑粘塑性应变增量。将建立的非线性粘弹塑性流变模型编入三维弹塑性有限元程序,利用初应变法将应变增量转化为该应力水平下单元虚拟节点荷载,考虑锚杆、锚索的加固效应和喷层提供的支护抗力,最终求解围岩塑性区范围及其应力、应变和位移。以某抽水蓄能电站地下厂房洞室群为例,分析其"围岩—喷锚支护"系统30d流变过程中围岩塑性区、变形位移及锚杆应力变化规律,结果表明所建非线性粘弹塑性模型能较好地分析地下洞室的流变效应,可为工程设计施工提供合理建议。     

基于卸荷理论的地下厂房三维数值位移监测分析

根据地下厂房的地质条件与开挖情况,基于卸荷岩体力学理论建立FLAC3D三维数值模型,采用相关监测数据对力学参数进行反演分析,发现位移计算结果与监测数据较吻合,表明建立的力学模型合理、力学参数合适.对比分析0+000.0、0+062.0、0+108.5剖面在开挖、卸荷、加固各工况下的塑性区演化过程可知,加固工况下三剖面强卸荷区的塑性区相对于卸荷工况明显减小,且0+108.5剖面主变洞下方的塑性区消失,表明设计锚固方案可行有效.     

三里坪水电站地下厂房洞室群开挖后围岩稳定性分析

根据三里坪水电站地下厂房工程地质条件及洞室群布置情况,采用二维有限元软件Phase2建立典型的Mohr-Coulomb岩体弹塑性模型进行数值模拟分析。结果表明,未采取支护措施时主厂房、主变室应变及围岩塑性区较大,采取支护措施后洞室群围岩位移变形、应力、塑性区均满足设计的围岩稳定性要求。     

高中间主应力下地下厂房高边墙围岩补强支护及效果评价

地应力高、岩石强度应力比低和中间主应力偏高是猴子岩水电站地下厂房的主要地质环境特征,且施工期高边墙围岩稳定性问题普遍、突出。结合开挖揭示的高地应力、围岩坚硬较完整和局部节理裂隙较发育等工程地质环境条件,在总结施工期围岩变形破坏特征和分析监测资料的基础上,研究了高中间主应力条件下地下厂房高边墙围岩补强支护措施,并对其效果进行评价。结果表明,补强支护处的边墙围岩变形速率减小,位移得到了收敛,说明支护合理、有效,为类似工程的围岩补强支护和安全控制提供了借鉴。     

基于滑动测微计的地下洞室围岩变形分析

以呼和浩特抽水蓄能电站为例,应用滑动测微计对施工期地下洞室围岩表面和深度变形进行监测。近20个月监测资料表明,监测期间地下洞室处于稳定状态,围岩表面变形较大值发生于地下洞室第五、六层开挖过程中。由于围岩深度变形主要由岩体结构面张开引起,配合多点位移计进行校核验证,则可判断围岩结构面张开位置。可见开挖过程的变形监测,可实时指导施工、优化设计、保证地下洞室开挖安全。     

水电站地下洞群监测系统设计及围岩稳定性分析

对复杂变化地质环境下的主厂房围岩进行了各种因素作用下的综合稳定分析,并依据多种测试手段,对开挖后围岩的稳定性和变形进行实时监测,掌握了洞室层状围岩变形破坏特征。研究了围岩的动态力学特征和变形规律,得出了有益的结论,对施工开挖方案的优化具有重要参考价值。     

基于RS-可拓云模型的水工隧洞围岩安全评价

为了提高水工隧洞施工安全评价结果的可靠性,选取岩石质量指标、湿抗压强度、完整性系数、结构面强度系数、地下水渗水量5个因素作为评价指标,运用改进重要度的粗糙集计算客观权重,选取可拓云模型充分考虑以往围岩评价过程中由于等级分界与数据获取存在的不确定性,构建了基于RS(粗糙集)-可拓云模型的水工隧洞围岩安全评价方法,并将该方法应用于某水工隧洞中的12段围岩中。结果表明,改进重要度的粗糙集计算的权重,既能满足所得权重的客观性,也能保证评估结果具有一定的解释性,基于RS-可拓云模型对于水工隧洞围岩安全等级的确定较为有效,通过该方法得出的隧洞围岩安全等级与实际情况一致。研究成果为水工隧洞围岩安全评价提供了一定的参考。     

桐柏抽水蓄能电站围岩变形回归分析

分析了桐柏抽水蓄能电站地下厂房开挖期间围岩变形特性,并采用岩体粘弹性位移反分析方法,反演得出地应力、弹性模量及粘性参数。该分析方法可指导围岩支护设计和后期或相邻工程的施工方案的改进。     

基于多目标可变模糊评价法的导流隧洞围岩稳定性分级研究

在分析隧洞围岩稳定性影响因素及各因素的重要性基础上,推导了基于可变模糊集理论的围岩稳定性级别划分的多目标可变模糊评价方法.以漫湾水电站#2导流隧洞围岩为例,先确定岩石质量指标、湿抗压强度、岩石完整性系数、结构面强度系数、地下水渗水量,再按现行规范要求将围岩划分五等级,取围岩样品标号1的指标特征值进行多目标可变模糊评价.计算结果表明,围岩稳定性等级为2～4级,与实际情况相符.与可拓扑评价方法相比,采用多目标可变模糊评价结果更为合理可信.     

基于各向异性本构模型的隧道围岩稳定性研究

在地下工程设计中普遍将岩体近似为各向同性体并不能反映裂隙组的分布对岩体各向异性的影响,为此将岩体视为由基岩和定向裂隙面构成的一种宏观复合材料,基于Drucker-Prager准则,在考虑结构面的几何特性和力学性质基础上建立岩体各向异性本构模型,据此模拟了某隧道开挖施工过程。结果表明,各向异性本构模型可较好地模拟隧道围岩各向异性及其破坏特征,与工程实际相符。