乌东德水电站左岸地下厂房主洞室应力场与形变场数值模拟研究

发布时间：2017-04-27 16:12

  本文关键词：乌东德水电站左岸地下厂房主洞室应力场与形变场数值模拟研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：金沙江乌东德水电站左岸地下厂房区域地质条件复杂,主洞室规模巨大,主厂房开挖高度处于同类工程中最高水平,洞室跨度大,边墙高,在开挖卸荷的作用下,对地下厂房主洞室围岩稳定性可能产生不利影响。鉴于此,本文结合大量工程地质调查资料和地应力实测资料,建立左岸研究区的三维地质力学模型,采用多元线性回归分析方法对坝址左岸的初始地应力场进行回归分析,从而得到研究区的初始地应力场。将回归得到的结果施加到计算模型上来模拟初始地应力场,对左岸地下厂房主洞室的开挖过程进行三维数值模拟,得到开挖过程中围岩应力场、位移场、塑性破坏区的分布规律,并对围岩的稳定性进行评价。根据数值计算结果,结合相关规范要求并类比国内其它地下电站的支护措施,对乌东德水电站地下厂房主洞室的开挖提出支护建议,根据支护建议进行施加支护后的模拟计算,通过对比支护后与无支护两种工况的计算结果,说明了支护作用的有效性及对围岩稳定性的影响。围绕上述目标开展了以下研究工作:(1)对乌东德水电站坝址区进行现场地质调查,查明坝址的地形地貌、地层岩性、地质构造等基本地质条件,为建立合理的计算模型奠定基础;(2)对坝址左岸研究范围内的地应力测试点位进行现场实地调查,明确各地应力测点所处的空间位置、方位及所在位置的地层岩性等情况,收集分析地应力测试数据,初步了解研究区的地应力情况;(3)在坝址左岸地下洞室研究范围内建立合理的三维地质力学模型,采用多元线性回归分析方法对坝址左岸初始地应力场进行回归拟合,从而得到研究区初始地应力场的总体分布规律,为随后的主洞室开挖模拟奠定基础;(4)将地应力回归分析得到的结果施加到计算模型上来模拟初始地应力场,对左岸地下主洞室的开挖全过程进行仿真模拟,分析开挖过程中围岩的应力场、位移场和塑性破坏区的分布规律,并对围岩的稳定性进行评价;(5)根据数值模拟计算结果,结合相关规范要求并类比国内其它主要大型地下电站的支护措施,对乌东德水电站地下厂房主洞室的开挖提出支护建议措施。(6)根据支护建议进行施加支护后的模拟计算,通过对比支护后与无支护两种工况的应力场、位移场和塑性破坏区计算结果,说明支护措施的有效性及对围岩稳定性的影响。
【关键词】：乌东德水电站 主洞室 地应力场 三维数值分析
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TV731.6;TV223
【目录】：

• 中文摘要5-7
• ABSTRACT7-12
• 第1章 绪论12-23
• 1.1 选题依据及研究意义12-16
• 1.2 初始地应力场国内外研究现状16-18
• 1.3 地下洞室围岩稳定性研究现状18-20
• 1.4 论文的主要研究内容和技术路线20-23
• 第2章 坝址工程地质条件23-32
• 2.1 地形地貌23-24
• 2.2 地层岩性24-28
• 2.3 地质构造28-29
• 2.4 岩体风化29-30
• 2.4.1 溶蚀风化型29
• 2.4.2 均匀风化型29-30
• 2.5 地下水条件30-31
• 2.6 地震31-32
• 第3章 坝址左岸地应力测量32-43
• 3.1 厂房区地应力测点位置32-35
• 3.2 地应力测量结果35-42
• 3.2.1 左岸1#测点钻孔岩性及测试结果35-38
• 3.2.2 左岸2#测点钻孔岩性及测试结果38-42
• 3.3 地应力测试结果分析42-43
• 3.3.1 左岸1#测点地应力测试结果分析42
• 3.3.2 左岸2#测点地应力测试结果分析42-43
• 第4章 乌东德水电站坝址左岸地应力场反演分析43-58
• 4.1 概述43
• 4.2 三维地质力学模型构建43-52
• 4.2.1 模型几何尺寸43-46
• 4.2.2 模型材料特性46-50
• 4.2.3 地质力学模型构建50-52
• 4.3 地应力多元线性回归分析52-58
• 4.3.1 地应力回归分析方法52-53
• 4.3.2 坐标转换53-54
• 4.3.3 模型加载分析54
• 4.3.4 加载模型及边界条件54-56
• 4.3.5 地应力场模拟结果分析56-58
• 第5章 乌东德水电站左岸地下厂房主洞室围岩稳定性分析58-95
• 5.1 计算条件58-59
• 5.2 开挖方案59
• 5.3 地下厂房主洞室开挖及围岩稳定性分析59-89
• 5.3.1 典型断面选取及监测点布置59-61
• 5.3.2 应力场分析61-74
• 5.3.3 位移场分析74-84
• 5.3.4 塑性分布区分析84-89
• 5.3.5 围岩稳定性评价89
• 5.4 支护建议89-91
• 5.4.1 支护设计原则89
• 5.4.2 支护设计参数和措施89-91
• 5.5 有无支护工况对比分析91-95
• 第6章 结论95-97
• 参考文献97-102
• 作者简介及在学期间所取得的科研成果102-103
• 致谢103

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