基于FLAC3D的某抽水蓄能电站进出水口边坡稳定分析研究
发布时间：2021-08-08 12:00
边坡稳定在水利水电工程建设中占有非常重要的位置,边坡稳定问题往往会影响着工程建设期的长短以及工程运营时期的安全,水利水电工程中的边坡失稳不仅会造成巨大的经济损失,还会威胁着人民群众的安全,因此,边坡稳定性分析显得尤为重要。本文借助有限差分法软件FLAC3D,针对岩质边坡开挖过程中的稳定性进行仿真数值模拟,旨在为在边坡开挖过程中确定边坡的稳定状态,并提出合理的边坡防护措施。本文以某抽水蓄能电站进出水口边坡开挖为例,由于开挖地形条件较为复杂,本文在总结前人经验的基础上,利用AutoCAD、GOCAD、Surfer、犀牛（Rhinoceros）、ANSYS、FLAC3D等软件成功将分析模型建立,此方法简便、可行,具有很强的参考性。通过FLAC3D对边坡模型分级开挖计算分析,结果表明:各阶段开挖后,由于开挖面上部岩体被挖除,开挖面上的岩体应力得到释放,在各开挖面表面形成了较明显的应力松弛区,总体应力水平将随之减小,使得开挖面处及附近区域岩体的应力场受到的扰动最大,并分布有少量的拉应力区域,且拉应力量值较小;进出水口边坡开挖达到稳定后,边坡岩体变形以开挖卸荷反弹为主,主要表现为竖直位移的增加,其...
【文章来源】：华北电力大学(北京)北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：70 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２－１?ＦＬＡＣ３Ｄ莫尔库伦强度准则??势函数迎过两个函数：ｓ和ｔ表达，ｓ表示剪切塑性流动，ｔ农示张拉塑??
阁２－２莫尔厍伦模型用于定义流动法则的域??结合前文所述，由丨：图ｉ」ｊ知，假设模型内某－－点在复合屈服函数以外，在??图２－２?（〇１，?〇３）平谢屮表示该点己位于区域１或者区域２内，则该点己经屈??服破坏。因Ｒ域１和Ｒ域２所代衣的应力点的破坏形式不同，当应力点落在区??域１时，炎示该点为剪Ｗ破坏，且应力点位于／ｓ＝０?ｈ方；当应力点落在区域??２时，表示该点为拉伸破坏，且应乃点满足广＝０。??２．３快速拉格朗日分析（ＦＬＡＣ）理论??为史好的，解ＦＬＡＣ３Ｄ的快速拉格朗日差分分析过程与原理，我们需要??对高斯散度记理、ＩＶ点运动平衡方程、本构方程以及有限差分方程等理论进行??研究。??２．３．１高斯散度定理??由丁？快速拉格朗丨丨分析采用混合离散法，而离散的最基本的单元通常为常??应变四面体，采用常应变四面体单元计算方法既可以有效避免常应变六面体笮??元位移剪切锁死现象，乂吋以发挥四面体巾元的位移模式对各本构模型的普遍??适用。本小节将以四面体为例来解释高斯散度定理
?．—?一?一—“??图２－４计算单元示意图??关于快速拉格朗日分析的计算循环和求解过程如下图２－５和图２－６所示。??由计算循环示意图可以了解到，ＦＬＡＣ３Ｄ的计算循环ｆｅ要在运动方程和本构??方程之间运行，主要是通过节点不平衡力来求出节点速率，并由节点速率求单??元应变，再通过单元应变求应力增量及总应力，以此来进行循环计算，直至达??到所设定的计算吋步或者收敛标准时，循环结束。??运动方程（对于每个节点）??由应力及外力利用虚功原理求节点不平衡力?＾??由不平衡力求节点速率??本构方程（对于每个单元）??—由节点速率求应变增量??山应变增觉求应力增量及总应力??图２－５?ＦＬＡＣ计算循环??１２??
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于FLAC3D多裂隙模型的层状岩质边坡破坏特征及稳定性[J]. 鲁海峰,姚多喜,胡友彪,郭鹏. 水利水电科技进展. 2017(04)
[2]分步开挖卸荷作用下软硬岩互层边坡的稳定性分析[J]. 胡斌,姚文敏,余海兵,郑志勇,柯竹兰. 科学技术与工程. 2016(29)
[3]浅论FLAC3D的应用现状[J]. 胡杨,朱昱,杨露. 科技创新与应用. 2016(21)
[4]强烈松弛岩质边坡变形特征与稳定性评价[J]. 陈滔,邓建辉,李林芮,刘铁新,张正虎,蒲晓峰. 岩石力学与工程学报. 2015(S1)
[5]基于SURPAC-FLAC3D露天矿边坡设计及稳定性分析[J]. 陈银萍,金爱兵,王凯,马松,姚鹏飞,吴佐汉. 金属矿山. 2014(10)
[6]基于刚性块体系统的岩质边坡稳定性上限法研究[J]. 李泽,王均星,张小艳. 岩石力学与工程学报. 2014(S1)
[7]论自然历史分析法在工程地质学教学中的作用[J]. 李建勇,王新建,吴琦,杨继红. 中国地质教育. 2013(03)
[8]岩质边坡楔体稳定分析与临界滑面搜索[J]. 姜清辉,刘献华,位伟,周创兵. 岩石力学与工程学报. 2013(01)
[9]边坡稳定分析方法综述及发展趋势研究[J]. 董晓红,梁桂兰,许忠厚. 水利与建筑工程学报. 2012(05)
[10]基于有限元折减强度法与极限平衡法结合的岩质边坡稳定性分析[J]. 陈建宏,钟福生,杨珊. 科技导报. 2012(11)
博士论文
[1]基于广义位势理论的土的本构模型及其初步应用[D]. 温勇.武汉大学 2014
硕士论文
[1]基于破碎围岩条件的小间距隧道围岩稳定性分析[D]. 邓超荣.长沙理工大学 2010
[2]锦屏一级水电站左岸变形拉裂体稳定性分析[D]. 周峰.成都理工大学 2009
[3]锦屏一级水电站右岸拱肩槽边坡稳定性分析[D]. 孟铭杰.成都理工大学 2009
[4]基于拉格朗日差分法的露天边坡稳定性研究[D]. 马紫娟.中南大学 2009
[5]基于强度折减的快速拉格朗日差分法在边坡工程中的应用[D]. 黄火林.中国地质大学（北京） 2007
本文编号：3329918
【文章来源】：华北电力大学(北京)北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：70 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２－１?ＦＬＡＣ３Ｄ莫尔库伦强度准则??势函数迎过两个函数：ｓ和ｔ表达，ｓ表示剪切塑性流动，ｔ农示张拉塑??
阁２－２莫尔厍伦模型用于定义流动法则的域??结合前文所述，由丨：图ｉ」ｊ知，假设模型内某－－点在复合屈服函数以外，在??图２－２?（〇１，?〇３）平谢屮表示该点己位于区域１或者区域２内，则该点己经屈??服破坏。因Ｒ域１和Ｒ域２所代衣的应力点的破坏形式不同，当应力点落在区??域１时，炎示该点为剪Ｗ破坏，且应力点位于／ｓ＝０?ｈ方；当应力点落在区域??２时，表示该点为拉伸破坏，且应乃点满足广＝０。??２．３快速拉格朗日分析（ＦＬＡＣ）理论??为史好的，解ＦＬＡＣ３Ｄ的快速拉格朗日差分分析过程与原理，我们需要??对高斯散度记理、ＩＶ点运动平衡方程、本构方程以及有限差分方程等理论进行??研究。??２．３．１高斯散度定理??由丁？快速拉格朗丨丨分析采用混合离散法，而离散的最基本的单元通常为常??应变四面体，采用常应变四面体单元计算方法既可以有效避免常应变六面体笮??元位移剪切锁死现象，乂吋以发挥四面体巾元的位移模式对各本构模型的普遍??适用。本小节将以四面体为例来解释高斯散度定理
?．—?一?一—“??图２－４计算单元示意图??关于快速拉格朗日分析的计算循环和求解过程如下图２－５和图２－６所示。??由计算循环示意图可以了解到，ＦＬＡＣ３Ｄ的计算循环ｆｅ要在运动方程和本构??方程之间运行，主要是通过节点不平衡力来求出节点速率，并由节点速率求单??元应变，再通过单元应变求应力增量及总应力，以此来进行循环计算，直至达??到所设定的计算吋步或者收敛标准时，循环结束。??运动方程（对于每个节点）??由应力及外力利用虚功原理求节点不平衡力?＾??由不平衡力求节点速率??本构方程（对于每个单元）??—由节点速率求应变增量??山应变增觉求应力增量及总应力??图２－５?ＦＬＡＣ计算循环??１２??
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于FLAC3D多裂隙模型的层状岩质边坡破坏特征及稳定性[J]. 鲁海峰,姚多喜,胡友彪,郭鹏. 水利水电科技进展. 2017(04)
[2]分步开挖卸荷作用下软硬岩互层边坡的稳定性分析[J]. 胡斌,姚文敏,余海兵,郑志勇,柯竹兰. 科学技术与工程. 2016(29)
[3]浅论FLAC3D的应用现状[J]. 胡杨,朱昱,杨露. 科技创新与应用. 2016(21)
[4]强烈松弛岩质边坡变形特征与稳定性评价[J]. 陈滔,邓建辉,李林芮,刘铁新,张正虎,蒲晓峰. 岩石力学与工程学报. 2015(S1)
[5]基于SURPAC-FLAC3D露天矿边坡设计及稳定性分析[J]. 陈银萍,金爱兵,王凯,马松,姚鹏飞,吴佐汉. 金属矿山. 2014(10)
[6]基于刚性块体系统的岩质边坡稳定性上限法研究[J]. 李泽,王均星,张小艳. 岩石力学与工程学报. 2014(S1)
[7]论自然历史分析法在工程地质学教学中的作用[J]. 李建勇,王新建,吴琦,杨继红. 中国地质教育. 2013(03)
[8]岩质边坡楔体稳定分析与临界滑面搜索[J]. 姜清辉,刘献华,位伟,周创兵. 岩石力学与工程学报. 2013(01)
[9]边坡稳定分析方法综述及发展趋势研究[J]. 董晓红,梁桂兰,许忠厚. 水利与建筑工程学报. 2012(05)
[10]基于有限元折减强度法与极限平衡法结合的岩质边坡稳定性分析[J]. 陈建宏,钟福生,杨珊. 科技导报. 2012(11)
博士论文
[1]基于广义位势理论的土的本构模型及其初步应用[D]. 温勇.武汉大学 2014
硕士论文
[1]基于破碎围岩条件的小间距隧道围岩稳定性分析[D]. 邓超荣.长沙理工大学 2010
[2]锦屏一级水电站左岸变形拉裂体稳定性分析[D]. 周峰.成都理工大学 2009
[3]锦屏一级水电站右岸拱肩槽边坡稳定性分析[D]. 孟铭杰.成都理工大学 2009
[4]基于拉格朗日差分法的露天边坡稳定性研究[D]. 马紫娟.中南大学 2009
[5]基于强度折减的快速拉格朗日差分法在边坡工程中的应用[D]. 黄火林.中国地质大学（北京） 2007
本文编号：3329918
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