水工地下隧洞在地震荷载作用下的动力特性分析

应用土与结构动力相互作用理论,基于ANSYS软件建立了围岩-水工地下隧洞结构非线性动力相互作用的有限元分析模型,采用整体有限元分析方法对隧洞衬砌结构进行了地震时程反应的数值分析.分析了衬砌弹模、围岩类别以及地震波频率对洞室位移和应力响应的影响.     

基于离散元法的圆型、城门洞型洞室岩爆现象模拟

针对深埋地下隧洞工程开挖过程中岩爆的破坏机理问题,以齐热哈塔尔水电站的引水隧洞中发生的岩爆现象为例,以室内试验为基础,建立圆型与城门洞型洞室的二维离散元模型,对比分析不同断面形状下岩爆现象的发生情况,探究岩爆的破坏机理。结果表明,不同开挖形状的洞室在岩爆破坏形式及位置上存在一定差别;侧压力系数对洞室开挖后的应力集中区域有较大影响,岩爆破坏随侧压力系数的增大趋于严重;圆型洞室发生岩爆破坏时所需应力较小,相对于城门洞型洞室更稳定;城门洞型洞室在边墙与底板交接处存在易发生岩爆的相对薄弱区,施工时需对其进行加固处理。     

围岩弱化法的原理及其防治岩爆的探讨

围岩弱化方法是维护地下洞室围岩稳定的一种新方法.本文从调整能量和应力分布两大方面,分析了围岩弱化法的原理和实质,并结合某电站隧洞中的岩爆现象,利用有限元计算,探讨了排孔弱化措施防止岩爆的可行性,结果体现了弱化法解决问题的新颖途径.     

隧洞开挖引起地下水运动的子模型法数值模拟

基于ANSYS的APDL的二次开发,采用子模型技术处理隧洞开挖后形成的自由面.并以九里湾隧洞为例,分析了隧洞开挖后,隧洞周围孔隙水压力、渗流场流动矢量等分布特征.结果表明,在洞室开挖后形成的自由面所有节点中,洞室的四个角点处的水力梯度较大,其中边墙与顶拱的交叉处节点及边墙在底板稍往上节点处的水力梯度最大,顶拱自由面节点的平均水力梯度最小,为隧洞开挖的排水设计提供了理论依据.     

文登市抽水蓄能电站三维渗流场的有限元分析

针对抽水蓄能电站工程区中众多地下洞室和排水措施影响下渗流场的复杂性问题,给出了求解有自由面渗流场改进的截止负压法、模拟高压隧洞子结构法、模拟地下厂房密集排水孔改进的排水子结构法等,并采用IDL语言编制了基于子结构法的三维渗流场有限元计算软件GWSS,计算了文登市抽水蓄能电站工程区复杂渗流场,研究了高压输水隧洞和引水管道下水平段的钢筋混凝土衬砌开裂状态下内水外渗及工程区复杂渗流场的分布特征。结果表明,在高压隧洞下水平段上部设置排水洞和排水孔幕的排渗方案,对衬砌开裂状态下高压渗水有显著排水降压作用。     

基于ISM-SD的地下洞室群施工进度风险传递路径研究

针对水电工程地下洞室群施工进度风险存在传递问题,提出了基于解释结构模型(ISM)和系统动力学(SD)的地下洞室群施工进度风险传递路径分析方法。根据地下洞室群的施工特点,建立了地下洞室群施工进度风险指标体系;结合风险传递机理,运用解释结构模型分析风险因素间传递关系,建立了风险因素传递矩阵,并总结归纳出风险因素关系对照表,通过系统动力学分析风险因素间传递路径,揭示了施工进度风险传递路径网络;集成ISM-SD构建了地下洞室群施工进度风险传递路径分析模型,并结合西南地区某大型水电站地下洞室群工程进行分析。结果表明,该方法可有效识别施工进度风险重要因素和关键传递路径,为地下洞室群施工进度风险管理提供了决策依据。     

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。     

基于卸荷及BP神经网络的地下洞室岩体力学参数反演

实时准确地获得地下洞室岩体的力学参数对地下工程的设计和施工具有重要影响。以某软岩区的水电站引水隧洞为例,基于卸荷岩体力学理论,以大型有限差分程序FLAC3D为计算软件,建立BP神经网络模型对开挖后围岩的力学参数进行反分析,并根据现场实测位移资料对反演所得参数进行工程校核,以保证参数取值的准确性。结果表明,该反演方法合理、有效;得到的参数能满足工程要求,可为隧洞围岩的长期稳定和位移变化预测提供理论依据。     

大山口二级水电站引水隧洞围岩稳定性研究

基于AutoCAD To ANSYS(ADINA)三维建模程序,利用AutoCAD生成ANSYS(ADINA)命令流文件、ANSYS完整建模和网格划分、FLAC计算、采用TECPLOT后处理的建模-计算-后处理流程,极大提高了数值仿真效率和精度.以大山口二级水电站引水隧洞围岩为例进行围岩稳定性仿真分析,评价引水隧洞开挖后的稳定性,建议重点支护引水隧洞桩号1200 m左右洞段,可适当加厚衬砌,断层或挤压破碎带与洞室开挖面交汇处施加一定数量的预应力锚索,在洞顶布设一定数量的监测点,并随时跟踪洞室关键点的位移发展情况.     

水电站引水发电隧洞上平管段支护优化研究

采用ANSYS软件对引水发电隧洞上平管段洞室开挖支护和运行荷载条件下的变形和应力进行了二维有限元计算,根据计算结果分析了不同荷载组合对洞室围岩稳定性的影响,并提出了相应的优化支护方案,对设计和施工具有一定的参考价值.     

某水电站泄洪洞无压段衬砌混凝土施工期温控监测分析

针对大断面水工隧洞衬砌混凝土易出现温度裂缝的问题,基于某水电站泄洪洞无压段衬砌混凝土施工过程所记录的洞内空气温度和混凝土温度,分析了洞室内空气温度变化规律,探究了空气温度、通水温度和浇筑温度对混凝土最高温度的影响,并利用有限单元法模拟混凝土温度变化过程,比较了混凝土温度计算预测值与实测值的差异。结果表明,洞内气温年变幅较大、波动明显,洞室连通状况对洞内气温影响较大,因而在地下洞室衬砌混凝土浇筑施工过程要考虑连通状况的影响;拟合得到的洞内空气温度变化曲线和混凝土浇筑温度、通水温度、空气温度对混凝土最高温度的影响关系曲线为模拟计算隧洞衬砌混凝土温度提供了参考,并为混凝土最高温度控制提供了量化指标。     

抽蓄电站地下施工洞室通风系统仿真与改进研究

抽蓄电站地下施工洞室通风质量决定洞室内产生的有毒有害气体能否有效快速排出。文章基于RNG k-ε湍流模型,建立了抽蓄电站地下施工洞室通风系统的数值计算模型,使用Fluent数值模拟软件对施工工况下的金寨抽蓄电站地下洞室全厂通风系统运行时的流体流动特性进行仿真计算。通过现场实测数据对模型可靠性进行了验证。在此基础上,针对目前的通风系统提出改进方案,并进行仿真试验,根据仿真结果给出通风改进建议,为抽蓄电站地下施工洞室的通风系统设计和安全施工提供帮助。     

地下洞室岩体动力本构模型研究及应用

岩体动力本构是研究地下洞室围岩抗震稳定的基础,但目前尚无普遍认可和较成熟的适用于地下洞室围岩地震分析的本构模型。结合已有试验研究成果,基于考虑地震动荷载作用下的岩体强化特性和地震波循环加载情况下的岩体疲劳损伤特性,提出一种适用于地下洞室群抗震分析的岩体弹塑性损伤本构模型,并嵌入到自主开发的显式有限元计算程序,应用于我国西南某大型地下厂房洞室群围岩抗震稳定分析。计算结果表明,设计地震情况下该洞室群围岩基本稳定,但洞室开挖中损伤较严重的区域在地震过程中其损伤程度可能会成倍增加,是抗震支护的重点区域。     

黑河引水工程鸭池口隧洞的施工

黑河引水工程鸭池口隧洞全长2153．461m，洞室位于不稳定岩体中。隧洞在施工中采用短开挖，强支撑，快衬砌与洞内排水等措施，解决了调身开挖中坍塌与洞内积水等问题，保证了施工安全与质量，促进了隧洞的施工进度。     

发电引水隧洞衬砌的有限元分析实例

对于引水隧洞的衬砌计算,一般多采用结构力学程序法计算.当洞室围岩达到三类时,考虑围岩和衬砌的整体承载作用,采用有限元方法计算衬砌结构,所得的配筋率降低较多,投资效益显著.本计算方法有待在实践经验的基础上进一步完善修正.     

瞬变电磁法在抽水蓄能电站地下洞室超前地质预报中的应用

抽水蓄能电站地下洞室超前地质预报探测方法主要为地质雷达法,该方法探测距离短,探测时间长。为提高地下洞室地质预报工作效率,准确掌握掌子面前方信息,安徽桐城抽水蓄能电站选取两个试验段,采用探测距离长、探测范围广、探测时间短的瞬变电磁法进行地下洞室超前地质预报。通过瞬变电磁法探测结果与地质素描结果对比分析,试验结果表明瞬变电磁法探测结果与地质雷达法、地质素描结果基本一致,且探测范围更广,探测精度也较高,为地下洞室开挖争取了更多的时间。     

深埋隧洞工程的支护方式对围岩稳定性的影响研究

利用三维拉格朗日有限差分法对某深埋隧洞工程进行分步开挖支护数值模拟,对比分析了隧洞在无支护、锚杆支护、衬砌支护及复合支护下围岩的应力、位移和塑性区分布,对地下隧洞工程设计与施工提供了参考依据.     

大型地下洞室群动态安全可视化系统研发及应用

针对水电站大型地下洞室群施工过程中结构安全的动态性和复杂性,基于可视化引擎VTK强大的三维图形处理能力,开发了大型地下洞室群动态安全可视化系统。将监测数据、施工过程状态信息和数值分析结果与VTK可视化系统有机融合,在建立的大型地下洞室群数值仿真模型的基础上,通过建立施工过程状态与数值仿真模型的动态耦合仿真方法,实现动态展示和实时交互式查询可视化模型信息,并实现了地下洞群的施工过程与其结构安全状态三维动态耦合可视化。该系统为水电站大型地下洞室群提供了一个直观交互式的信息可视化管理平台及安全监控平台,具有一定的工程意义和应用价值。     

抽水蓄能电站高边墙绳锯切割施工技术应用研究

目前随着抽水蓄能电站大规模发展,抽水蓄能电站基建期安全风险高、隐患多,尤其是抽水蓄能电站地下洞室高边墙围岩的稳定性是施工控制重点.本文以文登抽水蓄能电站为依托,开展地下洞室高边墙绳锯切割技术研究.通过绳据切割工艺和施工方法研究,分析得出采用绳据切割方法对高边墙切割施工有良好效果,并根据切割质量、功能配置来分析绳锯切割过...     

李家峡水电站地下洞室围岩稳定探讨

通过对李家峡水电站地下洞室轴线与岩体构造组合关系、影响洞室围岩稳定的因素的探讨 ,提出工程实践中应详细掌握岩体构造、地应力和地下水分布的特点 ,及时调整洞室衬砌和支护方案 ,是保证洞室安全、施工安全、施工进度的关键