水電站地下廠房開挖模擬分析及安全評價.pdf

1、我國已經(jīng)成為世界水電建設(shè)的中心，而未來十年我國的水電建設(shè)任務(wù)依舊十分繁重。在水利工程的大力建設(shè)中，地質(zhì)條件將更加復(fù)雜多樣化，水電站地下廠房群的圍巖更加復(fù)雜多變，對地下廠房洞室開挖過程中的圍巖穩(wěn)定性分析越來越必要。有效利用水電站的監(jiān)測資料和有限元的計算結(jié)果，提出合理的安全評價方法，不但可以讓同類工程在今后的建設(shè)中得到經(jīng)驗借鑒，而且對水電站的正常運行可以提供有益的參考。
　　 本文對水電站的監(jiān)測數(shù)據(jù)進行了統(tǒng)計分析、回歸分析和預(yù)測分析

2、；然后結(jié)合水電站的圍巖地質(zhì)情況，廠房的圍巖尺寸模擬了水電站地下廠房開挖的全過程，施加水電站運行時的外部荷載，作用于開挖完成后的圍巖，得到該水電站有限元分析的初步結(jié)果；最后結(jié)合水電站的監(jiān)測數(shù)據(jù)和有限元計算結(jié)果，運用模糊數(shù)學(xué)的知識做出安全評價。其主要的成果如下：
　　 (1)分析了某抽水蓄能水電站的監(jiān)測數(shù)據(jù)，得出該電站的主廠房及主變室圍巖變形觀測的總體規(guī)律，即位于廠房頂拱或上部的巖體內(nèi)部位移較小，位于廠房下部的巖體內(nèi)部位移較大，主變

3、室的圍巖變形相對主廠房小。主廠房、主變室的巖體內(nèi)部變形變化速率都很小，符合圍巖穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)；主廠房與主變室錨桿應(yīng)力總體規(guī)律也是上部小，下部相對大，數(shù)值基本穩(wěn)定。通過回歸分析得到溫度是影響圍巖變形的因素之一；在MATLAB中編制了相應(yīng)的預(yù)測程序，預(yù)測分析了圍巖的變形趨勢，對比監(jiān)測結(jié)果，數(shù)據(jù)預(yù)測準(zhǔn)確度較高。
　　 (2)利用ANSYS單元生死的模擬功能，實現(xiàn)了對該水電站地下廠房的開挖模擬，取得了一些合理的結(jié)果。模擬過程中著重分析了在自重

4、作用下圍巖產(chǎn)生的地層構(gòu)造應(yīng)力，然后分析了地層應(yīng)力作用下圍巖的應(yīng)力狀況及位移狀況。開挖完畢后，計算得出地下廠房圍巖在外荷載作用下理論的最大變形量達到12．5mm，位于山頂處，在母線洞附近的平均變形為11．1mm。計算得出理論應(yīng)力值為壓43．9MPa，主要集中在開挖后的主廠房和主變室的臨空面。
　　 (3)基于有限元計算結(jié)果和監(jiān)測數(shù)據(jù)，本文提出了“擇優(yōu)理論”，并編制了相應(yīng)的程序。采取該理論并選取圍巖關(guān)鍵點的位移值和應(yīng)力值作為控制因子