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水电站地下洞室节理围岩的地震稳定性分析

谷宁  
【摘要】:近年来,在我国西南、西北地区许多大型水电站地下洞室群相继开工或正在规划设计。软弱结构面是洞室围岩中力学强度相对薄弱的部位,它导致了岩体力学性能的不连续性、不均一性和各向异性,对洞室稳定性具有明显的控制作用。另外,我国处在世界环太平洋地震带和地中海地震带的交汇地区,是世界上地震发生频繁且震害最为严重的国家之一,尤其在西南、西北地区为甚。开展地震作用下地下洞室节理围岩的动力学响应及工程安全研究,具有非常重要的意义。 本文通过对水电站地下厂房洞室在静、动力荷载作用下的综合仿真,重点研究了节理结构面材料参数的变化对计算结果的影响,以及断续节理的断裂退化特性。最后,结合溪洛渡电站,对位于成层围岩介质中的地下洞室进行了地震稳定性分析,采用强度折减法得到了安全系数。主要内容如下: (1)描述结构面的几何特性,节理岩体的力学特性以及断续节理的断裂性质。 (2)以节理的受力特性为出发点,在FLAC3D软件平台上,改进了Interface单元的法向刚度及切向刚度的输入取值方法,定义节理参数的敏感度,探讨了对洞室围岩地震反应影响较大的节理参数,为含节理的地下岩石洞室动力稳定性分析参数选取提供参考。 (3)利用断裂力学,基于修正的Jennings强度准则讨论了断续节理的断裂退化。利用离散单元软件UDEC的内置FISH语言编写程序,并用于某工程计算,论述了正确选择节理强度准则的必要性。 (4)以位于成层围岩介质的溪洛渡水电站左岸地下洞室群作为工程背景,对之进行地震稳定性分析,并采用强度折减法计算得出安全系数,以期对类似工程的地震稳定性研究提供参考。


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