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水电站地下厂房初始地应力反演及围岩稳定性分析

凌影  
【摘要】: 地下空间的开发利用是二十一世纪的一个新的发展趋势,随着我国对于在高山峡谷地区大型水工地下洞室的大量修建,这些地下洞室的稳定与否将直接影响到工程建设的成败与运营效益,而地下工程的稳定性与岩体的初始地应力状态紧密相关,将直接影响到地下工程设计与施工的安全性与可靠性。此外,岩锚吊车梁在地下厂房中的普遍采用,出于对其开挖安全性以及运行安全性的考虑,也构成了影响地下厂房洞室稳定性的重要因素。因此,基于对地下工程建设的安全性和经济性考虑,有必要在工程施工前对其进行初始地应力场的反演以及围岩的稳定性分析。 本文以有限元软件ANASYS建立数值模型并进行网格划分,并用其与有限差分软件FLAC3D的接口程序,将划分网格后的模型导入FLAC3D中,再以该软件为平台进行数值计算。本文以某水电站为工程实例,对其地下厂房洞室群进行了模拟开挖,并分析开挖的围岩稳定性。本文的主要内容如下: (1)结合实测地应力资料,建立三维非线性有限元模型,通过FLAC3D程序求解,获得量测位置的计算地应力值信息,从而建立神经网络学习与训练的样本,将计算地应力值作为网络的输入向量,将边界条件作为神经网络的输出向量训练神经网络,在获得成熟的网络结构和训练次数时,将实测地应力点的应力值作为输入向量,通过神经网络获得输出向量及可采用的边界条件,最后将获得的边界条件代入数值计算软件做一次正向计算,获得了区域初始地应力场。 (2)将初始地应力场反演出来的结果施加到三维非线性数值模型上,确定围岩、支护等参数,暂不考虑岩锚吊车梁的浇筑对整个开挖的影响,利用FLAC3D有限差分软件以三种开挖方式进行地下洞室群的开挖模拟,对开挖引起的应力、位移重分布以及塑性破坏区域分布情况进行分析,验证了采用分层开挖系统支护方案的优越性。 (3)对于岩锚吊车梁的开挖浇筑稳定性分析来说,梁体与围岩的接触部位的安全与否无疑是影响岩锚吊车梁开挖浇筑稳定性的至关重要的因素。本文第五章从弱化单元和接触单元两种方法来模拟该接触部位的力学特征,分析地下厂房开挖过程中,三期岩梁浇筑以及之后的开挖过程中岩梁的稳定性,并比较了两种方法的适用性。


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1 常中华,陈厚军,刘彤,伍法权,黄小宁;新疆下坂地水库地下电站厂房边坡稳定性分析[J];公路交通科技;2005年S2期
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