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。     

节理裂隙滑移对某抽水蓄能电站地下洞室喷砼支护破坏的影响规律

地下岩石工程中的裂隙等岩体结构对喷砼等支护结构的受力、变形及破坏具有重要影响。以某抽水蓄能电站为依托,针对开挖过程中揭露的节理裂隙及其分布特征,采用节理单元和Timoshenko梁单元对大型地下洞室群开挖过程节理的滑移和喷砼的破坏开展了施工全过程分析,研究了开挖过程中顺、反倾向节理裂隙的滑移变形发展规律和喷砼的轴力、剪力和弯矩的演化及其与节理位置的关系,并采用强度包络线方法判别了不同区域围岩喷砼支护的破坏类型,揭示了裂隙滑移对喷砼破坏的影响规律。研究结果表明,顺倾裂隙在地下洞室群开挖过程中的滑移变形较反倾裂隙明显,特别是在高边墙区域,顺倾裂隙滑移变形对围岩变形和喷砼影响显著;顶拱处喷砼内力受节理裂隙的影响明显高于高边墙处,喷砼开裂破坏易出现在与顺倾节理相交的顶拱和高边墙处,破坏类型为压剪和压弯破坏;洞室开挖过程中裂隙滑移对喷砼破坏的危害程度影响规律为高边墙顺倾节理裂隙>顶拱节理裂隙>高边墙反倾裂隙。     

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。     

湿喷钢纤维混凝土在拉西瓦水电站

喷钢纤维混凝土是在普通混凝土中掺入适量的钢纤维．依靠压缩空气将钢纤维混凝土高速连续地喷射到岩而,钢纤维混凝土与围岩密贴为整体,使围岩成为隧洞承载结构的主体。在地下工程中,可代替挂钢筋网喷混凝土支护。介绍了湿喷钢纤维混凝土在拉西瓦水电站地下工程巾的应用,以及湿喷钢纤维混凝土的特性、配合比设计、施工工艺等。     

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。     

支护

正支护是为地下硐室开挖后的稳定及施工安全而采取的支持、加强或被覆围岩的构件或其他措施的总称。采用传统矿山法施工时,支护类型有保留矿柱、架设支架、加固岩石三种。采用新奥法施工时,按支护作用效果可分临时支护和永久支护两类,包括喷锚支护、钢木支撑、混凝土衬砌、注浆支护等多种类型。     

地下洞室工程的原型观测及其测试成果的反馈

近年来世界各国地下洞室工程建设日益繁多,水电建设中也常会遇到地下洞室工程,诸如引水隧洞,调压井,地下厂房以及泄洪,导流隧洞等水工建筑物.目前地下洞室的开挖跨度长达30米以上,高度达50米以上.     

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。     

裂隙岩体渗流作用下地下洞室围岩稳定性分析

针对传统的考虑外水荷载的围岩稳定性计算方法难以定量评价地下工程的围岩稳定状况的问题,结合卡里巴水电站的工程实例,采用三维弹塑性损伤有限元数值计算方法,分别在无支护开挖、无渗流锚固支护开挖、有渗流锚固支护开挖三种工况下,定量分析并评价了地下洞室群围岩的稳定状况。结果表明,分期锚固支护开挖可确保洞室围岩稳定,裂隙岩体渗流对地下洞室围岩稳定影响较大。可见裂隙岩体渗流—弹塑性损伤计算方法可定量评价围岩稳定状况,为地下厂房设计、施工及安全运行提供了参考。     

猴子岩水电站地下洞室群围岩松弛损伤控制技术

猴子岩水电站地下洞室群跨度大、地应力高、中主应力和最小主应力非常高,且与厂房轴向大角度相交,易导致大型地下厂房边墙发生劈裂破坏或损伤。根据地下洞室群施工期围岩损伤声波监测等资料分析,地下厂房损伤区主要分布在边墙浅层岩体4～5m范围内,高边墙局部部位损伤区分布在7～10 m范围,最大达11.8m。从开挖施工程序、围岩支护加固参数和时机两方面着手,采取了深层预裂、薄层开挖、随层支护的施工程序,由表及里、由浅入深、柔强结合的支护策略和快速支护加固机制,研究采取了下层超前和自进式锚杆预固灌,预应力锚杆一次注浆快速施工等工艺措施,从而控制了高地应力地下洞室开挖施工过程中的围岩损伤深度和发展程度。     

钢衬钢筋钢纤维混凝土压力管道非线性有限元分析

针对钢衬钢筋混凝土压力管道在运行期因裂缝过宽导致的结构耐久性问题,在混凝土中掺入体积率分别为0.5%、1.0%、1.5%、2.0%的钢纤维形成钢纤维混凝土,基于模型试验获得的钢纤维混凝土的拉伸软化曲线,采用大型数值分析平台ABAQUS仿真分析了钢衬钢筋钢纤维混凝土压力管道受力开裂的全过程,并与原钢衬钢筋混凝土压力管道的模型试验结果进行了对比分析。结果表明,在相同内水压力荷载下,钢衬钢筋钢纤维混凝土压力管道的承载能力与普通钢衬钢筋混凝土压力管道相比,不仅其初裂荷载有所提高,管道的最大裂缝宽度明显降低,钢材的应力值也随钢纤维体积率的增加而减少。     

一种新型组合套管式地下埋管的承载特性分析

提出了一种新型组合套管式地下埋管并对之进行了初步的承载能力与工作性状分析,分析显示本文的新型组合套管式地下埋管可以充分发挥钢管的抗拉作用和混凝土衬砌的抗压作用,极大地提高了结构的抗外压能力,且节省材料,便于施工。     

混凝土强度和钢管厚度对钢管混凝土排架结构抗震性能的影响

基于某水电站厂房钢管混凝土排架结构的构造形式和受力特点,建立了其上部厂房排架结构的整 体三维有限元模型,计算了钢管混凝土排架结构的自振频率,并采用时程分析法计算了钢管混凝土排架结 构的地震响应,研究了水平地震作用下混凝土强度、钢管厚度对排架结构抗震性能的影响,以期为水电站 厂房钢管混凝土排架结构设计提供参考。     

地下埋藏式压力钢管强度分析的改进方法

考虑了回填混凝土、围岩的弹塑性、初始地应力及开挖支护引起的二次应力的影响和在内水压力作用下钢衬的弯曲、剪切效应,并将罚函数的思想应用于地下埋藏式压力钢管的非线性有限元强度分析．编制了相应的非线性有限元程序,结合工程实例,通过方案比较得出了对工程设计有参考价值的结论．     

空心钢管混凝土组合柱抗震性能研究

为研究水电站厂房空心钢管混凝土组合柱抗震性能,以新疆某水电站钢管混凝土厂房组合柱结构构造形式为例,应用有限元软件ADINA建立了矩形实心及空心钢管混凝土厂房组合柱结构三维有限元模型,探讨了自振特性,并通过时程分析方法研究不同空心率模型在地震动输入情况下钢管和内部核心混凝土的动应力、动位移响应。结果表明,矩形空心钢管混凝土组合柱比实心钢管混凝土组合柱的抗震性能更好。     

岩质边坡混凝土置换洞变形特点及加固效果分析

为研究岩质边坡的混凝土置换加固效果、置换洞混凝土的变形及应力分布规律,采用有限元软件ANSYS建立了边坡及置换洞数值计算模型,根据有限元强度折减法,利用软件的Solid65单元及其相应的屈服准则,模拟置换洞混凝土的本构关系,并采用ANSYS软件相关功能对置换洞开挖及混凝土回填的施工过程进行模拟,计算得边坡加固前后的稳定安全系数,分析了边坡在临界稳定状态下置换洞混凝土的变形和应力分布规律及混凝土拉裂和压碎破坏的部位和方向,并将Solid65单元与D-P屈服准则的计算结果进行了比较。结果表明,在临界稳定状态时边坡出现了明显的大变形趋势,置换洞在临近稳定状态下的破坏形式主要为拉裂破坏,局部区域为压碎破坏,与D-P屈服准则相比,Solid65单元更能反映混凝土的实际破坏状态。     

面板堆石坝垫层施工新技术

挤压式混凝土边墙技术是一种新的堆石坝上游固坡防护技术,2002年8月该技术首次在黄河公伯峡大坝开始得到应用以来,国内陆续有甘肃龙首、湖北鹤峰、水布娅等高面板坝工程采用了该技术。水电十五局在挤压机械研制、混凝土材料试验、工艺流程和技术参数的确定等方面取得了一定的经验,为这一技术在国内的发展做出了有益的探索。     

三峡永久船闸中隔墩裂缝原因分析

分析中隔墩顶面砼上出现的裂缝,是岩体裂缝、砼温差、砼干缩等因素的综合反映,而岩体裂缝的主要原因是开挖卸荷和岩体中存在不利的地质结构面,其次是锚固不及时,开挖爆破以及端头锚引起的附加拉应力等,开挖停止后,未产生新的裂缝,岩体中的裂缝扩展至收敛状,裂缝尚未对中隔墩造成严重的损伤,中隔墩仍处于稳定状态．     

水电站主厂房钢-混凝土组合框架结构的可行性研究

水电站厂房的特点是跨度和高度大、吊车起吊重量大,吊车立柱的基础为机组的钢筋混凝土支承结构,机组振动对厂房结构影响明显。通过对钢—混凝土组合结构在吊车刹车力、震动等动荷载作用下柱顶与轨顶位移,以及吊车梁强度和竖向位移的复核验算,探讨此种结构形式在水电站厂房中应用的可行性。