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喜儿沟水电站调压井沉井施工过程中应力变形分析

潘峰  
【摘要】: 沉井作为一种基础形式,具有施工占地面积小、适用土质范围广、施工深度大、对周围环境影响小以及施工费用低等优点,在地下构造物和深基础方面有着极广泛的应用。然而,由于岩土工程的复杂性以及沉井结构在施工中的不确定性,如何保证沉井在不同地质条件下安全、顺利的下沉已成为工程界的难点,至今没有成熟的理论和数值模拟可以借鉴。随着沉井普遍的应用于工程建设中,对特殊地质条件下沉井施工的研究显得尤为重要。 本文基于上述研究背景,以喜儿沟水电站调压井沉井结构为研究对象,重点分析了下沉至不同深度时沉井井壁及刃脚的受力和变形情况,并提出合理的开挖建议,以确保沉井结构在施工期的安全。由于该水电站调压井沉井拟建在深厚的覆盖层中,覆盖层里的孤石数量多、体积大,给沉井的安全施工带来巨大困难。针对这一特点,本文分若干个典型工况分别分析施工期沉井下沉中可能遇到的情况。主要研究内容如下: ①针对覆盖层中,孤石位置分布以及数量的不确定性,可将沉井刃脚下方的支撑形式分为几种情况来考虑(沉井刃脚由均质土体支撑、沉井刃脚由一至三块孤石及土体共同支撑),在此基础上分析刃脚下方土体的开挖量对沉井结构的受力影响。②考虑到沉井在下沉过程中可能会出现整体偏移,从而沉井井壁与四周的土体会出现部分的脱空情况。因此,在计算中进行了井壁与周围土体的脱空模拟,并分析了下沉过程中不同脱空面积下沉井结构的受力变形情况。③进行了沉井周边砂卵砾石层的摩擦系数敏感性分析,对比了不同摩擦系数下,沉井位移与应力的变化规律。 本文采用ANASYS有限元软件进行数值模拟,所提出的计算方法、思路和计算成果,可以作为其它同类工程的参考。


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