采空区输电线塔可靠度分析

发布时间：2020-08-24 11:20

【摘要】：电力输电线路是我国重要的生命线工程之一,国家对输电线路工程的可靠性要求也越来越高。我国“西电东送”的能源输送战略方针,会使得许多输电线塔不得不经过煤炭采空区地段。受煤矿采空区地表沉陷的影响,输电线路杆塔基础将发生沉降、倾斜现象,使得塔体结构产生较大的附加应力,造成塔体局部破坏,严重时甚至会使得塔体倒塌,直接威胁架设在采空区输电线塔的运行安全。本文以陕北神台线煤炭采空区为例,使用FLAC3D有限元分析以及概率积分法,结合已有的成果以及采空区地质条件,计算出采空区沉降变形分布规律。得出地表倾斜及地表下沉是影响高压线塔稳定性的主要因素。以采空区线路上的某直角塔ZVIG-39为例,应用ANSYS软件分析了输电线塔杆件内力变化与主要地表变形之间的关系,以杆件轴向应力为屈服标准,得到了输电线塔可以承受的临界地表沉降变形值。采用验算点法计算分析了在不同地表沉降变形作用下输电线路中典型杆塔结构的可靠度指标。得到影响输电线塔可靠度指标的控制性工况,可为处于煤炭采空区输电线塔的变形预测提供参考。
【学位授予单位】：西安科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TM75
【图文】：

平面图,煤层采空区,平面图

夹绿灰色泥岩，具大型板状斜层理，含植物茎叶化四系近人工堆积土(mlhQ ):褐黄色，松散。含植物根系，主要分布平整时所形成。中更新统离石组(1pQ)为棕黄色~黄褐色亚粘上部具有零星的钙质结核。全区广泛分布。区范围区所属煤矿公司提供的关于采空 2-1 煤层所导致的采空区物定了 2-1 煤层开采后所形成的采空区范围。物探报告使用高法两种方法对厂区所处的采空区进行勘察。通过瞬变电测法31 条测线，共计 1413 个测点。通过对电阻率相关曲线图进行的有关外界信息，随后对数据进行分析对比就可以计算出开区域范围最大，对架设在此矿区的输电线影响最大。推测采37 至 56 号测点之间。形状不规则，东西向最宽处约为 440m， 198400m2。异常性能可靠，推断为采空区，如图 3.1 所示。

示意图,数值模型,采空区,网格划分

3 采空区地表沉降计算及数值模拟300m,Z 轴方向即竖直方向取长度 76m，计算范围长宽高=200x300x76m。其中采空区域为 200 200 2m。模型煤岩体均采用六面体单元划分，煤层开采范围内单元最小尺寸为 10m。地表沙土层网格细化便于较准确模拟煤层开采地表沉陷反应，地表土层最小单元尺寸为 2.5m，有的地表划分为 1.5m，划分后的网格图形如图 3.2 所示。本模型一共划分了 45600 个单元格、48170 个节点。煤岩体均采用具有拉剪复合屈服准则的理想弹塑性本构模型。3.4.4 边界条件在明确相关参数以后，随后在该软件中进行分组，并且相应的赋予不同的参数。随后再通过对边界进行施加外力的方式来明确边界。各岩层主要承受其自重应力场。首先进行地应力初始应力场的模拟，随后进行相关处理以后就可以开始进行模拟分析。此外对模型的不同地方施加变形为零的约束，而且模型底部不会受到变形的影响，此外重力也会对底部施加相关约束，所以其顶部就不需要施加约束为自由边界。

云图,总位移,云图,地表

（a:侧视图） (b:正面图)图 3.5 地表总位移云图图 3.6 地表下沉等值图图 3.7 地表倾斜等值图利用软件 TECPLOT，可以提取出等值图中任意剖面位置的数据，利用该方法，可以的到主断面上任意一点的地表下沉变形以及地表倾斜值。根据得到的剖面数据，利用 origin 软件即可得到在主

【参考文献】