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。     

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。     

猴子岩地下厂房施工过程岩锚梁裂缝成因及对策

地下厂房岩锚梁成型较早,在后续的洞室开挖过程中,受到较强爆破开挖震动的影响极易产生裂缝,对岩锚梁结构运行安全造成巨大威胁。针对猴子岩地下厂房施工过程中岩锚梁出现的开裂问题,通过对地下厂房的工程地质条件、施工程序及围岩应力变形监测数据的综合分析,揭示了施工过程岩锚梁裂缝的成因机制。分析结果表明:岩锚梁裂缝主要发生在地下厂房第三层(岩锚梁所在分层)爆破开挖期间,洞室开挖导致较大的应力出现在岩锚梁附近围岩中,岩体卸荷松弛明显并产生较大的变形,从而造成岩锚梁混凝土出现开裂。通过对f1-4-5断层两侧的地质条件分析,断层右侧岩体完整性较好,岩锚梁裂缝最大仅0.95 mm;而左侧存在大量的挤压破碎带,岩锚梁裂缝最大达5.2 mm,岩锚梁裂缝宽度及数量受地质条件的影响明显。针对地下厂房岩锚梁施工过程出现的裂缝,采用预应力锚杆和固结灌浆对其进行加固处理,后续的监测数据及使用效果表明:经加固处理岩锚梁运行安全。     

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。     

猴子岩水电站地下厂房施工期岩锚梁裂缝成因分析

猴子岩水电站地下厂房开挖过程中,岩锚梁表面不同部位出现了多处横向裂缝与纵向裂缝。结合现场地质条件、监测成果及施工过程,对岩锚梁裂缝产生原因进行详细的分析。研究表明:裂缝的产生时间为2013年5月至8月底,即地下厂房开挖第Ⅳ层期间,高地应力条件下开挖卸荷,围岩差异变形是引起岩锚梁出现裂缝的主要原因,引起围岩差异变形的地质原因是存在挤压带和次级小断层;施工原因是爆破扰动和支护不及时,不能有效节制围岩变形。为保证岩锚梁在施工期及运营期的稳定性,应加强施工期地质工作,及时预测和发现边墙可能出现的差异变形,并加强支护措施,确保岩锚梁的安全。     

横缝对地下厂房岩锚吊车梁承载力的影响研究

某水电站地下厂房岩锚吊车梁横向裂缝问题十分突出,施工期已经产生了大量贯穿性裂缝,对其长期稳定运行存在安全隐患。根据地下厂房岩锚吊车梁设计施工实际情况,采用数值计算方法系统研究梁体在不同横向裂缝分布密度下的承载特性,分析吊车梁的变形以及受力特征。研究结果表明:横向裂缝的存在会导致梁体局部刚度降低、变形增大,在裂缝尖端附近存在一定程度的拉应力集中,梁体拉应力分布范围扩大,局部已超过容许拉应力值,而横向裂缝对梁体抗滑稳定安全系数影响有限。鉴于岩锚吊车梁需长期安全运行,对横向裂缝分布集中部位需进行加固处理。     

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。     

岩锚吊车梁承载机理粗探及对设计改进的建议

地下厂房围岩变形对岩锚吊车梁结构体系有很大影响。本文结合围岩变形情况对岩锚吊车梁承载机理进行了粗浅的探讨,提出必须更新思路,按照新奥法原理,结合施工方案优化,改进岩锚吊车梁设计的建议。目前普遍应用的刚性块体平衡法基本符合实际,但有待改进。还有必要进行专门的试验研究,深入探讨岩锚吊车梁结构体系的承载机理,提高设计和施工水平。     

地下洞室开挖应力释放对岩锚梁力学性能影响的探析

基于有限元软件midas/GTS对某水电站地下厂房岩锚梁的施工过程进行三维非线性有限元数值模拟,总结出岩锚梁在轮压荷载和开挖荷载下的变形情况,并对开挖过程中岩锚梁的应力、位移及锚杆应力进行分析,得出对岩锚梁进行力学分析时应充分考虑地下洞室开挖应力释放的影响的结论。     

天荒坪抽水蓄能电站地下厂房岩壁吊车梁的施工

天荒坪地下厂房采用岩壁吊车梁施工，作者对岩锚梁岩台开挖、锚杆施工、岩锚梁混凝土浇筑及超挖等施工情况进行了介绍。     

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。     

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。     

岩锚吊车梁轮压效应的三维有限元数值分析

结合实际工程，应用三维非线性有限元法，全面考虑混凝土、围岩和锚杆三者变形对岩锚吊车梁受力状况的影响，计算分析了岩锚吊车梁在运行期轮压作用下的工作性态和稳定性，并分析了用有限元法与刚体力系平衡法计算岩锚吊车梁的差异，并指出了岩锚吊车在设计、施工中的注意事项．有限元数值分析表明，在设计最大轮压作用下岩锚吊车梁的锚杆应力较小，主要分布在梁壁接触面附近；围岩变形很小，吊车梁素混凝土局部最大拉应力为1．04MPa，梁壁接触面最大开度为0．023mm，整体稳定性具有足够的安全储备。     

水布垭水电站地下厂房吊车梁设计

岩锚吊车梁近20 a来在国内地下厂房中应用广泛.其梁座为一斜岩台,岩壁和吊车梁梁体之间通过锚杆、预应力锚杆或锚索连接,由于锚杆、锚索一般深入岩体较长,应力扩散较为充分,对洞室边墙稳定有利;岩锚梁可减小洞室整体开挖跨度,施工安排灵活,可在厂房开挖至中部时施工岩锚梁,吊车可提前安装并投入运行,有利于保证厂房的施工进度.水布垭水电站吊车梁的设计,在比较多种型式吊车梁的基础上,综合吊车梁的运行可靠性、施工安排和工程投资,采用与地下电站主厂房地质条件相适应的"扶壁岩锚复合吊车梁".荷载试验及运行资料表明,该吊车梁是安全的、成功的.     

小湾水电站地下厂房岩锚梁施工质量控制

岩锚梁即岩锚悬臂吊车梁。是近年来广泛应用于水电站地下厂房的结构设计方式。岩锚梁系承重梁,施工质量控制要求高。文章着重阐述小湾水电站岩锚梁开挖、锚杆支护和混凝土浇筑等施工过程质量控制的方法。     

无柱吊车梁在水电站地下厂房中的应用

水电站地下厂房采用无柱吊车梁是近年发展起来的一种特殊结构型式。其优点是:利用厂房围岩的承载能力,使吊车荷载由厂房边墙上的岩台或是锚在边墙斜面上的悬锚梁承担;由于无吊车柱一般的厂房跨度相应可减少到1～3m;吊车可先期投入使用,加快机组安装进度;能减少石方开挖、节省混凝土和钢材用量,降低工程费用效果显著。据我国已建成的吊车容量100～200t的岩台式吊车梁原型观测,其位移与应力值量级很小,这表明吊车荷载作用对厂房围岩应力影响不大,经过实际电站运行多年的考验,这种吊车梁是安全可靠的。     

围岩释放应力对岩壁吊车梁受拉锚杆受力性能的影响

地下厂房岩壁吊车梁受拉锚杆的分析和设计是否应考虑及如何考虑围岩的释放应力与吊车轮压应力的叠加,是目前水电工程界争论较多的问题之一。利用经典力学平衡理论,分析了岩壁吊车梁受拉锚杆的围岩释放应力及吊车轮压应力的形成机理,揭示了各个不同受力阶段岩壁吊车梁受拉锚杆的承载机理和应力传递规律,在此基础上分析了围岩释放应力对岩壁吊车梁承载能力极限状态和正常使用极限状态的力学性能的影响机制。结果表明,围岩的释放应力相当于加载之前对受拉锚杆施加了预应力,它能改善岩壁接合面的开裂及梁体变形性能,但不会对岩壁吊车梁的承载能力极限状态产生正面或负面影响;由岩壁吊车梁极限平衡条件得出的受拉锚杆的吊车轮压应力不应与围岩的释放应力相叠加。上述研究成果可为岩壁吊车梁受拉锚杆的设计提供理论依据和技术支持。     

官地水电站地下厂房岩壁吊车梁裂缝成因分析及处理

官地水电站岩壁吊车梁在厂房第四层开挖完成后浇筑,随着厂房下卧开挖岩壁吊车梁向洞内变形逐渐增加,梁体出现了水平向和铅直向裂缝,局部区域梁体与围岩出现了裂缝。结合现场地质条件、监测数据和三维数值仿真分析,对岩壁吊车梁裂缝的成因进行详细的分析。研究结果表明:岩壁吊车梁建造后在后续洞室开挖卸荷作用下,围岩产生非均匀变形,致使吊车梁产生水平方向和铅直方向的不协调变形,进而引起混凝土出现裂缝。针对岩壁吊车梁混凝土出现的裂缝,提出了对岩壁吊车梁裂缝进行化学灌浆处理措施。     

地下厂房岩壁吊车梁结构研究

在考虑西龙池抽水蓄能电站工程地形，地貌，地质条件，岩性，断裂带等因素的基础上，用非线性弹塑性有限元方法对岩壁吊车梁结构进行了系统的研究，并详细分析了岩壁吊车梁施工与运行期的围岩变形，应力以及稳定性，研究结果表明：西龙池抽水蓄能电站地下厂房的开挖施工引起的围岩变形符合一般的地下硐室开挖规律，岩壁吊车梁施工与运行没有异常的变形；岩壁吊车梁施工及运行对围岩应力以及屈服域均不构成影响，岩壁吊车梁锚杆对吊车梁稳定起决定性作用；像西龙池抽水蓄能电站这样围岩以Ⅲ类为主的地下厂房也可采用岩壁吊车梁结构。