瀑布沟地下厂房优化设计和洞室群围岩稳定数值模分析

瀑布沟地下厂房优化 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 和洞室群围岩稳定数值模分析 武汉大学 硕士学位 论文 政研论文下载论文大学下载论文大学下载关于长拳的论文浙大论文封面下载 瀑布沟地下厂房优化设计和洞室群围岩稳定数值模拟分析 姓名:苏鹏云 申请学位级别:硕士 专业:水利工程 指导教师:肖明李杰 20040501瀑布淘地下厂房优化设计和洞室群围岩稳定数值模拟分析 武汉大学工程硕士论文 摘 要 本文根据地下厂房结构特点及大渡河瀑布沟水电站地下厂房洞室群的优化设计，提出了地下厂房洞室的合理布局、优化的喷锚支护 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 和适合的施工开挖方式。对各种布置方案、支护措施、施工开挖程序采用三维弹塑性损伤有限元对厂房地下洞室群围岩稳定进行了分析论证。根据数值分析的论证结果，结合工程实际情况，提出了符合工程要求的实施方案，使理论分析与工程实际得到了有机的结合。其主要研究内容如下: (,)地下厂房洞室结构优化设计研究; (,)地下厂房三维初始地应力场反演拟合; (,)地下厂房洞室布局和施工开挖方案合理优化的数值模拟分析方法研究和洞室围岩稳定特性分析; (,)地下厂房洞室锚固支护分析方法研究和锚固支护条件下洞室围岩的稳定特性分析; (,)岩体三维渗流场的分析方法和施工及运行期的渗流场分布规律分析;根据排水廊道和灌浆帷幕布置，分析了渗流作用下洞室围岩稳定情况; (,)通过分析，对结构布置、开挖方式、支护参数的合理性进行了综合评述。根据计算、分析成果，提出合理的技术建议，为实际工程提供了设计依据。关键词:地下厂房;优化设计，洞室群稳定;三维有限元;数值分析方法。堡更塑些～〔旦垡垡堡生塑塑童壁墅堂望壅塾堕堡丝坌堑 茎望查兰王堡堡主丝奎 ,,,,,,;,,,,, ,,,,, ,,,,,;,, , ,,,,,,,,,, ,,,,,, ,,,,,,, ,,,,,,,, ;,,;,,,, ,,;,,,,,,,;,,,, ,,, ,,,,,,,, ,,;,,,,,,, ,,,, ,,, ,,, ,,,,,,,,,,, ,,,,, ,,,,, ;,,,,,, ,,,,, ,,,,,,, ,,,,,,,,,, ,,,,,,, ,, ,,, ,,,, ,,,,, ,;;,,,,,, ,, ,,, ;,,,,;,,,,,,,;,,, ,,, ,,,,,,,,,,, ,,,,??,,,,, ,,, ,,, ,,,,,,, ,,,,,,，,,,,,,,, ,,, ,,,,,,,,, ,,,,,,,,,,,,, ,,;,, ,, ,,, ,,,,,,,,,,, ,,,,, ,,,,, ,,, ,,, ,,,,,, ,;,,,,,，,,,,,,,,,, ,,,,,,,, ,,, ,,;,,,,,,, ,,,,,,,, ,,,,, ,,,,, ,,,,,,,,,,,,,,,,,;,—,,,,,,,; ,,,,,, ,,,,,,, ,,,,,,，,;;,,,,,, ,, ,,, ,,,,,,, ,, ,,,,,,;,, ,,,,,,,,,,,, ,,, ,,,,,;, ,,,;,,;, ,,,, ,,,,,,, ,,, ,,,,,;, ;,,,,,,, ,,, ,;,,,,，,,,,, ,,,;,,,,,,,,,, ,, ,,, ,,,,,,,,;,, ,,,,,,,, ,,, ,,, ,,,,,;, ,,,;,,;,(,,, ,,,, ;,,,,,,, ,,,,,,, ,, ,,,, ,,,,, ,,,:(,)(,,,,,,, ,,,,,, ,,,,, ,, ,,,,,,,,,,, ,,,,, ,,,,, ;,,,,,, ,,,,,;,,,,,;(,)(,,,,,, ,,,,,,,,, ,, ,,,,, ,,,,,,,,,,, ,,,,,,, ,, ,,,, ,,,,,, ,,,,,;(,)(,,,,,,;,, ,,,,,,,, ,,,,,,,, ,,, ,, ,,,,,,, ,,,,,,,, ,, ,,, ,,,,,,,,,,, ,,;,, ,,,,, ;,,,,,, ,,, ,,, ,,,,,, ,, ,,, ,,,,,,,,,,, ;,,,,,, ,,, ,,,,,,,, ,,;,,,,,,,;,,,,,,;,,,,;(,)(,,,,, ,, ,,,,,,,,,, ,,,,,, ,,, ,,, ,,,,,,,,,,, ;,,,,,, ,,, ,,,,,,,,, ,,,,,,,, ,,,,, ,,,,,,,,,,, ,,;,, ,,,,, ,,, ,,,,,,,,,, ;,,,,,,,,,;(,)(,,,,,,,, ,,,,,, ,, ,,,,, ,,,,,,,,,,, ,,;, ,,,,,,,(,,,,, ,,, ,,,,,,,, ,, ,,, ,,,,,,,,,，,,,,,,,,,,,,,,,, ,,,,, ,,,,,,,,,,,, ,, ,,, ,,,,,,, ,, ;,,,,,,;,,,,,,,,,,,, ,, ,,, ,,,,,,,,,,, ,,;,, ,,,, ,,, ,,,,,,, ,;;,,,,,, ,, ,,, ,,,,,, ,,,,,,,,,, ,,,,,,, ,,, ;,,,,,, ,,,,,,,,;,,)(,,,,,,,,,,,,, ;,,,,,,, ,, ,,, ,,,,,,,,,,,,,, ,, ,,, ,,,,;,,,,, ,,,,,,，,,;,,,,,,, ,,,, ,,, ,,, ,,,,,,,,,, ,,,,,,,,,, ,,, ,,,,,,,,, ,,, ,,, ,,,,,;, ,,,,,,,;;,,,,,, ,, ,,, ,,,,,,,,(,,, ,,,,,:,,,,,,,,,,, ,,,,,,,,,,，,,,,,,, ,,,,,,，,,,,,,,,, ,, ;,,,,,,， ,,,,, ,,,,,,,,,,, ,,,,,, ,,,,,,,,，,,,,,,;,, ,,,,,,,,， 郑重声 明 本人的学位论文是在导师指导下独立撰写并完成的，学位论文没有剽窃、抄袭、造假等违反学术道德、学术 规范 编程规范下载gsp规范下载钢格栅规范下载警徽规范下载建设厅规范下载 和侵权行为，否则，本人愿意承担由此而产生的法律责任和法律后果，特此郑重声明。 学位论文作者(签名):苏鹏云 ,,,,年,月,,日望塑塑垫:,〔星垡盟盐塑塑窒登垦堂整塞墼笪堡型坌堑 茎翌查兰三墨堡主笙茎 „ 第一章绪论,(,引言 水电建设是一项改造自然的宏伟事业，也是国民经济获得能源动力的重要途径。近二十年来，我国水利水电建设取得了快速的发展，云南鲁布革电站、贵州东风电站、广州抽水蓄能电站、四,,,,,滩电站等一大批大型甚至超大型水电站相继投产运行，三峡电站、瀑布沟电站、锦屏一级电站、溪落渡电站已经开始兴建或即将兴建。目前我国的许多大型水电站，绝大部分工程皆在地下围岩中修建规模宏大的地下厂房洞室群。 地下厂房应用新奥法实施开挖及支护，充分利用围岩自身的承载力，进行加固、保护围岩，以确保洞室围岩的稳定。其喷锚支护设计当前主要采用工程类比法。工程类比法通常又分为直接类比法和间接类比法两种。间接类比法,般是根据现行喷锚支护技术规范，按其围岩分类表及相应喷锚支护设计表确定拟建工程的喷锚支护型式与参数。但我国现行的喷锚支护技术规范、规程，均未给出跨度,,,,,的洞室支护参数，因此，往往在地下洞室支护设计中，以现行的喷锚支护技术规范、规程作为基础，主要还是采用直接类比法。但要找到一个在围岩的岩体强度和完整性、洞室的埋深、地应力、工程形状和尺寸、地下水影响程度、施工方法和质量等完全相似的地下工程是不可能的。因此，对于大型地下洞室喷锚支护设计单采用工程类比法是不完善 的。地质力学模型试验也是一种常用的方法，但受到材料相似性和试验方法的限制，目前仅仅作为一种辅助的设计手段。块体分析是传统的岩体稳定分析方法，国内普遍采用赤平投影(全空间和空间投影)作图法和块体座标投影作图法。近年来，以节理形迹显示洞壁关键块体的连续块体理论替代单一的块体分析。在块体稳定分析中，关键的问题仍然是岩体结构面的力学参数的确定，特别是凝聚力;，对确定洞室支护参数影响较大，且无法提出围岩的位移和应力。 如今，有限元法已在洞室群围岩稳定分析及模拟喷锚支护计算中广泛应用，堡塑塑些工〔生垡些堡盐塑塑童壁里堂堡星墼笪堡塑坌堑 茎堡盔堂王矍堡圭堕茎它能模拟围岩弹塑性、粘弹性及岩体的节理裂隙等力学特征与施工开挖程序等，因而它已成为数值模拟分析岩体工程的重要手段之一。,(,有限元法在地下洞室群围岩稳定分析中的应用 有限元法把地下洞室所处的围岩环境视为一个连续的平面或空间的区域。通过离散的方法，求出这个区域内的应力场和位移场，进而分析围岩的稳定，确定围岩的喷锚支护参数。 岩体稳定性的判别是一个非常复杂且很困难的问题，这是因为岩体是一个典型的三维问题，目前还无法用力学上的稳定性分析方法来研究。从岩体沿着某个软弱结构面发生破坏的形态来看，它属于强度破坏。但根据运动稳定性的定义，从系统发生改变的角度来看，它应当是一个稳定性问题。然而，目前还较难找到一种解决此类稳定性的合理又实用的方法。此外围岩失稳的形式与岩体结构特征、岩体强度、地应力、地下水等多种因素有关。特别是在高地应力状态下，由于岩爆而造成的岩体变形不可忽略。因此再用刚体极限平衡原理为基础的分析方法就不合理了。本研究项目采用基于变形的稳定性分析方法——变形体方法，它可分为两类。第一类方法可称之为直接法，它根据滑移面上的抗滑力和滑动力直接计算抗滑稳定安全系数。滑移面上的力可以由滑移体的静力平衡条件求解。但这一方法必须事先给出滑移面，而且只有在滑移面是平面或圆弧面时，稳定安全系数的计算公式才合理。第二类方法称为间接法，它首先用数值模拟分析方法(有限元、离散元、块体元、,,,等)确定岩体的位移场和应力场，再采用超载法或强度储备法使其达到塑性极限平衡状态，从而间接地得到稳定安全系数。这种方法不仅考虑了滑移体的力的平衡，而且还考虑了位移协调条件和本构关系，不需要事先假定滑移面，也不必要限制滑移面的形状，就能够自动搜索滑移面，确定最小安全度，是一种更为合理的稳定性分析方法，适合于复杂的工程稳定性问题，但需要建立达到极限平衡状态的失稳判据。 利用上述方法，通过三维非线性弹塑性有限元计算，并且考虑结构受力进 ,塑布沟地下厂房优化设计和洞室群围岩稳定数值模拟分析 武汉大学工程硕士论文入塑性之后，出现损伤破坏，使结构的承载能力下降的损伤破坏特性，从而达到研究地下洞室群围岩的稳定性问题。 结构的损伤破坏是指当结构受力后，在宏观裂纹出现之前，由于张力的作用导致材料颗粒之间的间距加大，从而使得结构的微裂隙产生。随着结构受力的增加，结构中的微裂隙逐渐扩展，当到达到某一程度后，最终导致宏观裂纹出现。结构中这种微裂隙的存在，使得结构材料的强度降低，从而缩短材料的使用寿命，加速结构的破坏，描述结构中这种微裂隙产生、扩展的过程，即为结构的损伤破坏过程。,(,瀑布沟水电站工程概况 瀑布沟水电站位于长江流域岷江水系的大渡河中游，地处四川省西部汉源和甘洛两县境内。电站采用堤坝式开发，是一座以发电为主，兼有防洪、拦沙等综合利用效益的大型水电工程。瀑布沟电站系从下游算起的第,级，装机规模,,,万,,，保证出力,,(,万,,，多年平 均发电量,,,(,亿,,(,。电站额定水头,,,,，单机引用流量,,,,,,,。电站拦河大坝为砾石土直心墙堆石坝，水库正常蓄水位,,,(,,,，汛期运行限制水位,,,(,,,，死水位,,,(,,,，水库库容,,(,亿,,，其中调洪库容,,(,,亿,,、调节库容,,(,,亿,,，为季调节水库。 地下厂房洞室群由主厂房、主变室、尾水闸门室、母线洞、交通洞、尾水隧洞和压力引水管道等纵横交错的洞室(永久洞室共,,条)组成复杂的地下空间结构，位于坝轴线下游左岸花岗岩山体中，上覆岩体厚度,,,,,,,,，岩体岩性单一，以?类围岩为主。主厂房洞室内安装,台单机容量,,万,,的水轮发电机组，主机问尺寸,,,(,,,,(,,,,,(,,(长×宽×高)，吊车梁以上的宽度达到,,(,,。在主厂房的下游平行布置主变室和尾水闸门室。主变洞的尺寸,,,(,,,,,(,,,,,(,,(长×宽×高)，尾水闸门室的尺寸,,,(,,,,,,(,,×,,(,, (长×宽×高)。地下洞室群的布置详见“瀑布沟水电站地下洞室布置效果图”。 瀑布沟工程厂区地应力特征、厂区围岩分类及物理力学参数详见表,、表,。 ,墅塑些～〔量垡垡塑生塑塑窒壁里堂堡塞墼堡夔垫坌堑 些堡燮三矍堡圭堡奎,(,瀑布沟水电站设计过程 ,,,,年,月、,,月完分别成和审查通过了《瀑布沟水电站可行性研究 报告 软件系统测试报告下载sgs报告如何下载关于路面塌陷情况报告535n,sgs报告怎么下载竣工报告下载 》。 ,,,,年,,月、,,,,年,月分别成和审查通过了《瀑布沟水电站初步设计报告》。 ,,,,年受业主国电大渡河流域水电开发有限公司的委托，成勘院正式启动了本工程初步设计调整和优化工作。 ,,,,年,,月《大渡河瀑布沟水电站项目建议书》通过了中国国际工程咨询公司的评估，,,,,年,月国务院批准了该建议书。 ,,,,年,月完成并审查通过了《四川大渡河瀑布沟水电站初步设计调整及优化报告》。,(,本文研究的目的与主要内容 由于厂区建筑物布置进行了适当的优化调整，,,前厂房纵轴线为,,,。,，与最大主应力夹角增大,。(相对,,,。,)，而主厂房和主变室、主变室和尾水闸门室洞室间距也进行了适当的减小调整，为了全面准确地了解和评价瀑布沟地下厂房目前洞室群的围岩稳定性，验证地下洞室群施工开挖程序的合理陛，并合理选择洞室围岩支护参数，充分利用三维有限元，在模拟围岩弹塑性、粘弹性及岩体的节理裂隙力学特征与锚固特征、施工开挖程序等基础上，进行地下洞室群围岩稳定的数值模拟分析，从而提出工程建议，有利于指导设计，使优化设计工作更加完美。 主要研究工作包括以下几个方面: (,)根据实测地应力值进行三维初始地应力场反演拟合: (,)对拟定的洞室布局和施工开挖方案，研究毛洞情况下洞室围岩稳定特性; (,)根据拟定的锚固支护布置，研究锚固支护条件下洞室围岩的稳定特性; (,)、根据排水廊道和灌浆帷幕布置，分析岩体初始三维渗流场分布;,,施 ,瀑布沟地下厂房优化设计和洞室群围岩稳定数值模拟分析 武汉大学工程硕士论文工及运行期的渗流场分布规律; (,)分析在渗流作用下洞室围岩稳定情况; (,)通过分析，对结构布置、开挖方式、支护参数的合理性进行了综合评述。 议智刊鞲骥,扑彩瞄幅 ?, , (( ,苫, 羹 ,,, 薹 鎏?, , ,高禽 , , 悄 荨 矗 蓍 ,奏,奏, 州 工 苗;昌 簧嗣嗣 七 喇 餮 暂 黝乳 蝶 口 铝 ～。 , 僖 ，, , ,西 厘 岳 , 旧瞄 ,莲,绶雩酱 罨奄 。。 , ,?曩 蛊磊晶:露 南 手孝 鬻鬟蓦嚣 昌 ，， ,,,《 , , ,。簧簧霜磊 倒 僻眯键疆嚣,谢唇倒壮狮凶矧靼盖，,嚣恬瞪 刊 , 荟蚕?艴 囊萎薹蓁 嘣 聪 矧 嗍 , , , — .