基于ANSYS Workbench的抽水蓄能电站调压室围岩与衬砌接触模拟研究

抽水蓄能电站调压室是一种边界条件和受力情况复杂的大型水电站建筑物,尤其是调压室衬砌与围岩的接触模拟更为复杂。本文运用三维有限元计算分析软件ANSYS Workbench对围岩与衬砌接触进行模拟计算,并结合实例对调压室内水工况和外水工况进行对比分析,提出相关结果符合工程实际,可为类似工程结构计算提供参考。

围岩与衬砌切向接触特性对围岩-支护体系协同承载作用的影响研究

围岩与衬砌之间合理的接触设置是准确模拟隧道开挖过程中围岩-支护体系协同承载作用的重要基础。为了分析切向接触特性对围岩-支护体系承载作用的影响,以齐家庄隧道工程为依托,利用Abaqus软件建立考虑衬砌与围岩切向接触特性的数值模型,模拟分析在不同切向接触刚度下,隧道结构在开挖过程中的位移及受力情况。结果表明:当切向刚度在其有效作用区间内变化会对隧道结构的位移及受力产生较大影响,切向刚度越大,衬砌承担的开挖载荷越大;切向刚度对衬砌的影响与衬砌部位、围岩等级和衬砌厚度有关;两个拱腰之间的收敛位移及拱顶应力受切向刚度影响最大;切向刚度的影响随着围岩等级的增加而降低,随衬砌厚度的增加而降低。

基于幂强化-理想塑性模型的深埋圆形水工衬砌隧洞弹塑性解

为了求解围岩与衬砌相互作用体系下深埋圆形水工衬砌隧洞的应力和位移,首先假定围岩采用幂强化-理想塑性模型,衬砌采用理想弹性模型,然后考虑渗流影响和主应力顺序,推导了施工期和运行期两种工况下深埋圆形水工衬砌隧洞的弹塑性解,最后探讨了围岩与衬砌渗透系数比、幂强化参数、屈服准则三个参数对塑性区半径、切向应力和位移的影响。研究结果表明:围岩与衬砌渗透系数比对施工期切向应力、施工期和运行期塑性区半径影响非常显著;幂强化参数对施工期、运行期的位移和塑性区半径影响比较显著;不同的屈服准则对施工期、运行期塑性区切向应力和塑性区半径影响比较显著。考虑围岩与衬砌的相互作用更接近于工程实际。

圆形井巷含水围岩的岩体—水力学分析

本文根据深埋圆形井巷含水围岩特有的岩体--水力学作用机理,将水压当作体积力考虑,用粘弹塑性理论导出有关围岩和衬砌的计算公式.由于支护前后水荷载的消长,产生对衬砌有利的附加支护抗力.利用这一时差效应,可获得较大的经济效益.已建工程实践证实本文所建议的方法对解决深埋井巷设计难题有用.

高温高湿环境下高铁隧道洞口段热湿病害分析

研究目的:南方铁路隧道的洞口段长期处于高温高湿环境,受热湿反复作用,衬砌及围岩发生劣化,进而产生裂纹或裂纹扩张,影响隧道结构的寿命与安全。本文通过理论和模型分析,结合现场测试研究,得到隧道洞口段热湿病害产生机制,为高温高湿环境下洞口段隧道病害整治提供理论依据,目前此研究国内外仍处空白状态。研究结论:(1)基于增量理论及湿度应力场理论建立了湿度和温度影响下岩体的增量型弹塑性体胀本构方程,推导了热湿应力表达式;(2)依据某隧道现场监测数据,计算了围岩温度场、湿度场与热湿应力及季节性变化情况,分析了不同衬砌和岩石导热系数、厚度对热湿应力的影响;(3)研究发现热湿应力纵向影响深度在3 m以上,给出了热湿应力在隧道洞口段分布与发展规律以及累积效应;(4)本研究成果可为高温高湿地区高铁洞口结构设计和病害整治提供依据。