大型水电工程地下洞室群工作性态研究

【摘要】：随着西部大开发战略的实施,西部高山峡谷地区所蕴藏的丰富水能资源开发进入了新的高峰期。受地形条件的限制,开发这些地区的水能资源往往需要布置大规模的地下洞室群。规模庞大、空间组成复杂的洞室群布置在有限的地下空间内,其开挖效应以及不同洞室之间的相互影响,将关系到整个水电站工程的建设成本和运营效益,因此是一个值得深入研究的问题。 基于快速拉格朗日差分法的FLAC软件为分析地下结构问题提供了新的途径。但是由于地下结构数值模型的复杂性及FLAC软件自身的前后处理不足,本文研究了以FLAC~(3D)软件为计算核心,以ANSYS软件作为前处理工具,以TECPLOT软件作为后处理工具的地下结构数值模拟计算技术,提高了地下结构数值模拟分析计算的效率。 了解和研究地下洞室开挖支护过程中围岩的力学性态,是深入研究围岩稳定性的前提。本文以乌江构皮滩水电站地下洞室群为例,系统分析和研究了大型水电工程地下洞室群的工作性态。对构皮滩水电站地下洞室群进行了有无支护情况下的三维非线性计算,通过分析开挖后围岩的位移场、应力场及塑性区特征及这些物理量随开挖过程的变化规律,对洞室群围岩的稳定情况进行了研究。同时,拟取有限个典型开挖方案,通过方案间的比选得出较优开挖方案,从而分析开挖顺序对洞室围岩稳定的影响。围岩稳定分析成果表明,构皮滩水电站地下洞室群围岩整体稳定性较好。 影响地下洞室围岩稳定性因素是相互关联、相互制约的。本文利用层次分析法初步建立了地下厂房洞室群围岩稳定性影响因素评价体系模型,并以构皮滩水电站地下洞室群为工程背景,选取影响地下厂房洞室群稳定性的5个影响因素,分析出各影响因素的权值问题,从而为将来预测地下洞室稳定性提供必要的依据。 【关键词】：地下洞室群 弹塑性 围岩稳定性 开挖方案 支护 数值模拟 影响因素构皮滩水电站
【学位授予单位】：河海大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2006
【分类号】：TV223
【目录】：

• 第一章 绪论7-20
• 1．1 我国水电工程地下洞室发展概况7-10
• 1．2 地下洞室围岩稳定和支护问题的研究现状10-18
• 1．3 问题的提出及本文主要工作18-20
• 第二章 岩体弹塑性分析原理及地下洞室开挖支护数值模拟原理20-32
• 2．1 前言20
• 2．2 弹塑性分析基本原理20-23
• 2．3 岩体的屈服准则和流动法则23-28
• 2．4 地下洞室建模及开挖支护数值计算原理28-31
• 2．5 本章小结31-32
• 第三章 地下结构数值模拟计算前后处理技术研究32-43
• 3．1 前言32-33
• 3．2 ANSYS、FLAC~(3D)与TECPLOT概述33-35
• 3．3 FLAC~(3D)的基本原理35-38
• 3．4 ANSYS、FLAC~(3D)与TECPLOT相结合的前后处理技术研究38-42
• 3．5 本章小结42-43
• 第四章 大型水电工程地下洞室群围岩稳定性数值模拟分析43-69
• 4．1 前言43-44
• 4．2 构皮滩水电站地下厂房洞室群数值模型的建立44-47
• 4．3 地下洞室群毛洞分期开挖围岩稳定性的动态分析47-58
• 4．4 地下洞室群围岩锚固分析58-63
• 4．5 施工开挖顺序对围岩稳定性的影响63-67
• 4．6 围岩稳定分析结论67-68
• 4．7 本章小结68-69
• 第五章 大型地下洞室群围岩稳定性影响因素评价体系69-82
• 5．1 影响地下洞室围岩稳定的因素69-71
• 5．2 正交试验与层次分析法71-75
• 5．3 地下洞室群围岩稳定性影响因素评价体系模型75-76
• 5．4 计算实例76-81
• 5．5 本章小结81-82
• 第六章 总结与展望82-85
• 6．1 本文总结82-83
• 6．2 展望83-85
• 参考文献85-89
• 致谢89

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