乌东德右岸导流洞进口开挖方案评价与优化

乌东德水电站右岸3、4号导流洞进口段为薄层的大理岩化白云岩,并且存在大断层,地质条件较差。同时,由于导流洞施工具有开挖断面大、边墙高及中隔墙薄等特点,隧洞开挖过程中存在局部垮塌的隐患。在该区域选取了4个典型断面,借助数值模拟手段,在既有的支护方案下对比了导流洞进口段Ⅱ、Ⅲ层先左侧后右侧及先右侧后左侧开挖方式下各典型断面的松弛深度、位移、最大主应力及最小主应力的分布情况,同时给出了两种开挖方式下监测点处的位移增量情况。分析结果表明,先左后右的开挖方案更优。同时,受断层及Ⅴ类围岩的影响,3、4号导流洞中隔墙区域处于极不稳定的状态,应施加对穿锚索支护。现场开挖实践表明,采用先左后右的开挖方案并在3、4号导流洞中隔墙区域进行对穿锚索的加强支护保证了围岩的稳定性。

长距离顶管工程中注浆减摩作用机理及效果分析

长距离顶管施工中除了克服迎面阻力外,尚需克服巨大的侧面摩擦阻力,故直接顶进非常困难。探讨了利用膨润土泥浆注浆以减小顶进阻力的技术。对注浆材料的结构、注浆工艺和减摩机理进行了较为系统的阐述,并结合工程实例对长距离顶管中顶进力的理论值与实际值做了比较。结果表明,注浆减摩效果十分明显。该技术值得在实际工程中推广应用。

浅议地下洞室地质缺陷超挖的管理及认定——以乌东德地下电站为例

通过梳理乌东德地下电站洞室地质缺陷的管理及认定工作中存在的问题,提出了相关改进措施,明确地质缺陷超挖界定标准、认定管理办法及程序,探讨了洞室开挖中关于超挖经济问题处理的合同条文,总结了地质缺陷超挖管理及认定的相关经验。

砂浆锚杆加固效果的等效数值模拟方法研究

针对常规数值模拟计算无法有效地反映锚杆对围岩的加固效果的缺陷,结合岩体变形在锚杆中产生的支护压力计算公式,提出了一种简单、有效的砂浆锚杆加固等效数值模拟方法。该方法首先在有锚杆支护隧道开挖的计算结果中提取每根锚杆的最大轴力;然后根据该轴力值按锚杆支护压力公式计算其所产生的等效均布力;最后将该均布力施加到相同计算工况下无锚杆支护的围岩表面进行模拟计算。将该方法应用于锦屏二级水电站地下厂房枢纽洞室及乌东德水电站4#导流洞0+550 m断面的开挖与支护计算,通过与现场实测数据对比,结果表明,该方法能较好地模拟锚杆支护对围岩的加固效果,其模拟结果可为隧洞的施工与支护设计提供可靠的参考依据。

流固耦合作用下水平定向孔壁稳定性分析

孔壁失稳是目前水平定向钻进工程中经常遇到的一个实际问题,尤其是在地表的第四纪松散地层中钻进孔壁失稳更是屡见不鲜,严重影响工程施工。针对以往研究中没有考虑渗流场对孔壁稳定性的影响问题,本文在Biot固结理论的基础之上,建立了应力场和渗流场耦合数学模型,采用有限元方法对所建立的模型进行求解。通过对某一水平定向钻进孔壁稳定性进行数值模拟,分析了在流固耦合作用下地层孔隙压力、有效应力和位移的变化规律,并分析了在不同的冲洗液压力下,地层沉降情况。研究发现,在定向钻进过程中,流固耦合作用对地层特别是井壁附近围岩的应力和变形影响很大。研究结果为钻进过程中避免孔壁失稳,合理选择冲洗液及冲洗液压力提供理论依据。

凸包型仿生耦合金刚石钻头模拟分析

研究发现仿生耦合钻头较普通钻头钻进时效提高很多。仿生耦合钻头一方面能使钻头唇面有较高的比压;另一方面能使钻头具有很好的冷却效果,因此在钻探工程中有很好的应用前景。应用数值模拟软件ansys,模拟分析了凸包型非光滑表面对金刚石钻头性能的影响。对比分析了4种不同非光滑度状况下,钻头在一定的钻压作用下在岩石表面产生滑动摩擦的过程。主要分析了该过程中岩层的等效应力、钻头底唇面的接触摩擦应力和接触压力的变化规律。研究发现,凸包型非光滑表面在一定程度上可以提高钻头的使用寿命和钻进效率。

大型导流隧洞群下闸封堵风险分析及对策——以乌东德水电站为例

高拱坝通常会在坝身较低高程处设置导流底孔,以降低下闸安全风险,同时满足中后期导流和初期蓄水时下游生态供水需求。但由于高拱坝坝体底部空间有限,坝身设置导流底孔易导致坝体结构复杂、占用大坝直线工期、投资大、初期蓄水泄放生态流量小甚至下游脱水断流等问题。以中国首个坝身不设导流底孔的高拱坝——乌东德大坝为例,开展了复杂地质条件下超大型导流隧洞群下闸封堵风险分析及对策研究,分别从下闸遇超标流量、闸门失稳、下闸不到位、地下洞室失稳、异常渗漏、洞内气爆、工期延迟等安全风险方面展开具体分析,并研究制定相应对策,保障了乌东德水电站导流隧洞下闸封堵安全。相关安全风险应对措施和管理经验可为类似工程提供借鉴参考。

乌东德右岸地下电站主厂房开挖变形及处理

乌东德水电站主厂房具有大跨度、高边墙、陡倾岩层的特点,在右岸主厂房进行第Ⅵ层开挖时,#7~#8机组段上游边墙以及#9~#10机组段下游拱座部位围岩出现持续较大变形现象,#9~#10机下游拱座同时出现喷混凝土裂缝、掉块现象,经针对性加固处理及调整施工程序,变形已收敛;在进行#8机窝与尾水支管贯通期间,#9~#10机组下游拱座部位第二次出现喷混凝土开裂及掉块现象,通过扩大加固范围,第二次变形得到控制,后续机窝顺利完成开挖。通过总结乌东德右岸主厂房开挖变形过程及处理措施,为类似工程提供经验参考。