不利地质结构对大型地下洞室群地震动稳定性影响研究

发布时间：2017-05-30 03:08

  本文关键词：不利地质结构对大型地下洞室群地震动稳定性影响研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：近年来,我国在西南高山峡谷地区建设开发了多座大装机容量的水电站,这些水利水电工程多选择大型地下洞室群作为主要的水工构筑物。这些洞室群具有大跨度、高边墙、洞室纵横交叉的特点,所处的地质条件复杂,节理断层等不利地质结构发育,设计地震烈度高,如遇强震这些大型地下洞室群有失稳的可能。因而强震下大型地下洞室群的动态稳定性是保障大型水利水电工程安全施工、运营的关键性科学问题。本文针对该科学问题,以白鹤滩水电站为工程依托,围绕大型地下洞室群强震下的稳定性,开展了层间错动带的岩土力学性质、洞室群的设计尺寸等因素影响下的大型地下洞室群地震动态数值模拟分析,提出了大型地下洞室群地震动态稳定性的快速评价方法,主要研究工作如下:(1)白鹤滩水电站大型地下洞室群赋存环境研究。在岩体力学参数方面:以室内试验、现场试验和岩石力学相关规范为基础,并结合国内外关于玄武岩岩体力学参数的研究成果,综合分析了白鹤滩水电站地下厂房区域玄武岩岩体力学特性,给出了岩体的强度参数方法;在地应力场方面:从中国大陆的地应力场分布规律到川滇地区的地应力分布特征,从白鹤滩工程场地的构造运动到现场地应力测试数据,分析了白鹤滩地下厂房地区地应力的形成过程,在此基础上采用回归分析方法拟合了大型地下洞室群区域的地应力场,给出了地应力与埋深关系的数学表达;在地震波选取方面:以白鹤滩水电站地震安评分析为依据,以场地区域的地震地质、地震强度、地震机制、场地岩土环境等因素为条件,选取了KOBE加速度时程和汶川大地震绵竹清台站处的加速度时程两条地震波时程记录作为数值模拟的地震波输入条件。(2)层间错动带对大型地下洞室群地震动态稳定性的影响研究。针对层间错动带与洞室的位置关系、错动带的厚度、错动带的岩体强度,开展了大型地下洞室群地震动稳定性影响分析,研究结果表明:层间错动带距洞室越近,洞室地震动稳定性受层间错动带影响越大,当层间错动与洞室间的距离超过1/3洞室跨度时,层间错动带对洞室动力稳定性的影响可忽略;层间错动带厚度的增加使洞室围岩地震后塑性区增加,地震后围岩最大位移越靠近层间错动带,位移方向单侧向洞室滑移逐渐向双侧向洞室内滑移;层间错动带强度的降低,增大了洞室地震后塑性区,使层间错动带与洞室围岩间形成联通的塑性区,增大了洞室围岩地震后的位移及关键点的相对变形。(3)大型地下洞室群空间布置地震动态稳定性的影响研究。针对大型地下洞室群各洞室空间布置的不同方案,开展了有无层间错动带的地震动稳定性分析,研究结果表明:无层间错动带的地下洞室群主变室与尾闸室安全间距约为1.1倍洞室特征长度,尾闸室与尾调室安全间距约为1.4倍洞室特征长度;穿越层间错动带的地下洞室群主变室与尾闸室安全间距约为1.4倍洞室特征长度,尾闸室与尾调室安全间距约为2.0倍洞室特征长度,层间错动带的存在增大了洞室群的安全洞室间距,降低了洞室群地震动稳定性。(4)大型地下洞室群地震动态稳定性快速判断方法研究。以层间错动带和大型地下洞室群空间布置对洞室群地震动态稳定性的影响研究成果为基础,提出了考虑层间错动带的位置、厚度、强度和洞室群空间布置等因素的大型地下洞室群地震动稳定性的快速评价方法;采用该评价方法预测了白鹤滩水电站地下厂房某剖面的地震动态稳定性及其可能发生破坏的区域,并与白鹤滩水电站地下厂房剖面的地震动态数值模拟结果进行了对比验证,进一步验证了本文提出的大型地下洞室群地震动态稳定性快速评价方法的适用性。
【关键词】：地下洞室群 地震动稳定性 层间错动带 数值模拟 快速评价方法
【学位授予单位】：武汉轻工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TV312;TV221.2
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-11
• 第一章 绪论11-16
• 1.1 引言11
• 1.2 国内外研究现状11-15
• 1.2.1 不利地质结构的物理力学特性和动态强度特征12
• 1.2.2 不利地质结构和洞室间距对地下洞室围岩稳定性影响研究现状12-13
• 1.2.3 地下洞室群围岩动态稳定性评价13-15
• 1.3 本文的研究内容及研究路线15-16
• 第二章 白鹤滩水电站右岸地下厂房工程区域地质赋存环境16-31
• 2.1 地层岩性16
• 2.2 岩体结构16
• 2.3 岩体力学特性与参数16-18
• 2.3.1 岩体力学特性及参数取值16-18
• 2.3.2 岩石动力试验特性18
• 2.4 地应力场18-26
• 2.4.1 白鹤滩区域地应力地质构造成因分析19-21
• 2.4.2 右岸区域实测地应力场分析21-22
• 2.4.3 基于实测资料统计的工程区域地应力场推演分析22-25
• 2.4.4 结论25-26
• 2.5 地震波的选取26-30
• 2.6 本章小结30-31
• 第三章 层间错动带对地下洞室围岩地震动稳定性的影响31-52
• 3.1 引言31
• 3.2 本构模型31
• 3.3 岩体洞室计算模型31-33
• 3.4 层间错动带位置对地下洞室地震动稳定性影响33-42
• 3.4.1 层间错动带位置对地震后洞室塑性区的影响33-35
• 3.4.2 层间错动带位置对地震后洞室围岩位移影响35-36
• 3.4.3 地震后洞室围岩关键点位移36-38
• 3.4.4 层间错动带位置对洞室围岩关键点变形时程曲线影响分析38-42
• 3.5 层间错动带厚度对地下洞室围岩地震动稳定性影响42-46
• 3.5.1 层间错动带厚度对洞室地震后塑性区的影响42-43
• 3.5.2 层间错动带厚度对地震后洞室围岩位移的影响43-44
• 3.5.3 地震后围岩关键点相对位移44-46
• 3.6 层间错动带强度对地下洞室围岩地震动稳定性影响46-51
• 3.6.1 层间错动带强度对地下洞室围岩地震后塑性区影响46-48
• 3.6.2 层间错动带强度对洞室围岩地震后位移影响48-49
• 3.6.3 层间错动带强度对洞室群关键点相对位移的影响49-51
• 3.7 本章小结51-52
• 第四章 层间错动带对地下洞室群洞室间距的影响分析52-67
• 4.1 引言52
• 4.2 本构模型52
• 4.3 岩体洞室群计算模型52-53
• 4.3.1 岩体洞室群计算的几何模型52-53
• 4.3.2 岩体计算参数53
• 4.4 不含层间错动带洞室群间距选取范围计算分析53-60
• 4.4.1 地震后不同洞室间距的洞室群围岩塑性应变区分析53-54
• 4.4.2 地震后洞室群围岩位移分析54-57
• 4.4.3 地震后洞室群各关键点相对位移分析57-60
• 4.5 穿越层间错动带的地下洞室群不同洞室间距地震动稳定性60-66
• 4.5.1 地震后不同洞室间距的洞室群围岩塑性应变区分析60-61
• 4.5.2 地震后不同洞室间距洞室群围岩位移分析61-63
• 4.5.3 穿越层间错动带的地下洞室群关键点相对变形时程曲线分析63-66
• 4.6 本章小结66-67
• 第五章 白鹤滩水电站机组剖面稳定性分析67-73
• 5.1 白鹤滩右岸地下厂房洞室群设计概述67-68
• 5.2 白鹤滩水电站地下厂房剖面稳定性预测分析68-69
• 5.3 白鹤滩水电站地下厂房数值模拟结果分析69-72
• 5.3.1 白鹤滩水电站地下厂房数值模拟69-71
• 5.3.2 数值计算结果与初步预测对比分析71-72
• 5.4 本章小结72-73
• 第六章 结论与展望73-75
• 6.1 结论73-74
• 6.2 研究展望74-75
• 参考文献75-80
• 致谢80-81
• 攻读硕士期间的研究成果81

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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本文编号：406250