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大型水利枢纽岩石高边坡施工的非线性有限元模拟

李华冰  
【摘要】:水利枢纽中岩石高边坡的稳定性分析、开挖方案的选取、锚固支护方案设计一直是工程界所关注的重要问题之一,岩石和岩体结构及其赋存状态、赋存条件复杂多变,且高边坡地质条件复杂,差异性较大,处理难度较大,因此深入探讨岩石高边坡稳定性的有限元分析,选择合理有效的开挖方案及锚固支护方案,利用有限元模拟开挖的动态施工过程,对指导水利枢纽中岩石高边坡处理的设计与施工具有重要的理论和工程实际意义。 本文在深入研究洪江水利枢纽主厂房左岸岩石高边坡工程地质、水文地质及岩体工程性质的基础上,根据边坡岩体结构特征,采用接触面模型进行了稳定性的非线性有限元分析,并以此确定了合理的开挖方案;采用非线性有限元理论对开挖的施工过程进行了动态模拟,并从理论上定量的得出了每次开挖后需要强化加固的区域,具有重要的工程实用价值;结合锚杆单元,对锚杆与边坡的相互作用进行模拟,并对柔性支护与刚性支护进行了合理的等价替代,分析了每步开挖后的稳定性,并对前述开挖方案进行了论证。研究表明,本文对水利枢纽岩石高边坡的有限元分析方法是合理而且有效的,具有显著的理论意义和的工程价值。


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