基于三维地质模型的地下洞室曲面块体分析

利用水电工程中地质确定型数据和统计型数据,耦合随机结构面网络模拟技术和基于NURBS-BRep混合数据结构的地质构造建模技术,对不同类别的地质对象进行相应的拟合和构建,建立岩体结构三维精细模型。在此基础上,提出曲面块体的概念和数学定义,综合考虑随机裂隙面和空间断层、洞室开挖面等确定性地质结构面来进行曲面块体识别与分析,并提出曲面块体的封闭性、完备性、唯一性三大识别定理。结合水电工程实例,以地下洞室区域为研究对象,依据曲面块体识别定理及其相关技术快速识别分析出区域内曲面块体,为进一步分析块体稳定和围岩加固提供有效的地质和几何信息。

小湾水电站地下厂房洞室群弹脆塑性分析

针对小湾水电站枢纽区岩性特点与所处的地应力环境,采用脆塑性本构模型,分析了地下厂房洞室群开挖后围岩的变形与破损区;同时比较了使用脆塑性与弹塑性本构模型时计算结果的差异。由于地下厂房洞室群区域受到多条断层切割,洞室开挖完成后,在断层经过的部位,断层对洞室的变形与破损区有一定的控制作用。针对工程中所关心的断层对洞室稳定性的影响程度,通过断层材料的置换,定量地给出了在断层经过的区域、断层对洞室表面的变形的影响以及断层对洞室围岩的破损区的影响。

漫湾水电站二期工程枢纽布置设计概述

漫湾水电站二期工程以发电为单一开发目标,为混合式开发,枢纽布置采用右岸地下厂房方案。工程地下洞室数量多、规模大,地质条件较差。通过采用置换回填混凝土、钢筋网、喷微纤维混凝土、锚杆、锚索等支护措施及灌浆帷幕、排水幕、防潮墙、防水吊顶等防排水措施,较好地解决了岩壁吊车梁、地下厂房、调压井等的围岩稳定问题及地下厂房渗水防潮问题。

地应力张量特征对地下洞室轴线方位优化的启示

高应力是深埋洞室工程围岩变形和稳定的主控因素,初始地应力对洞室围岩的力学效应主要包括开挖释放荷载和偏应力状态两个方面;地应力与洞室轴线方位的特定组合决定了洞室开挖释放荷载的量值及围岩所承受偏压的程度。为量化既定地应力分布特征下地下洞室长轴线方位的选择区间,推导了一般条件下开挖洞壁面上的法向应力随洞室长轴线与最大主应力夹角的变化规律,并提出极大值和极小值贡献度两个指标,以度量主应力分量对法向应力的贡献。通过研究地应力张量在地下洞室特征平面上的应力椭圆特征随洞室轴线方位变化的方式,获得了围岩所承受偏压程度的变化规律;通过推导获得了地应力张量在水平面内大主应力方位角的解析公式,从理论上证明了当洞室轴线与地应力张量在水平面内的大主应力平行时,地下洞室开挖释放荷载取最小值。结合锦屏一级地下厂房对上述方法进行案例分析,结果表明:当洞室轴线与地应力张量在水平面上的大主应力平行时,开挖释放荷载取最小值;但一般情况下,很难使开挖释放荷载和偏压应力状态同时达到最优。对地下工程围岩稳定的影响而言,地应力是否有利取决于地应力张量的构成特征,因此,应注重对地应力张量空间特征的全面解析。

引水发电系统地下洞室群围岩稳定性研究——以功果桥水电站为例

功果桥水电站地下厂房位于右岸,地下洞室群边墙高、跨度大,地质条件复杂。文章通过对厂房区地下洞室群的工程地质条件进行分析,确定地下洞室群的围岩类别,预测洞室开挖后的应力应变情况,评价洞室群围岩稳定性,为洞室群的位置选定及支护形式设计提供依据;通过对块体稳定分析找出确定性块体,为施工开挖支护提供依据。

东非某大型水电工程地下洞室群稳定性研究

以东非某大型水电站为研究对象,建立地下洞室群的三维数值模型,基于Hoek-Brown破坏准则确定岩体力学参数,采用等效方法模拟系统支护效果,模拟洞室群七层开挖及支护的全过程,分析、对比围岩的变形、二次应力及塑性区等力学响应和整体稳定性。计算表明,Hoek-Brown准则是实用及可靠的;开挖后洞室变形、应力松弛、塑性区深度等均不显著,洞室整体稳定性良好,局部交叉部位需加强支护;采取系统支护后,上述力学响应均明显减弱,表明了支护的有效性;分析结果为后续的设计及施工提供重要依据。

地下工程安全监测设计与施工

介绍了水电工程地下洞室群工程地质评价和施工期围岩稳定性分析,就监测设计及施工的原则、内容、监测项目、仪器选型及埋设观测方法、确定监测部位及重点监测量、数据采集与资料整理分析、预报方法、相应软件应具备的功能等。

大型地下洞室群变频施工通风系统运行管理研究

针对传统的大型地下洞室群施工通风管理中存在的系统匹配性差、安装不规范、风管漏风率高、风机能耗大等问题,以确保工作面通风效果,节能降耗,规范管理为目标,依托金沙江白鹤滩水电站地下厂房洞室群,通过对大型地下洞室群施工通风系统选型配置、安装验收、运行维护等方面管理进行研究,形成了一整套通风效果良好、高效节能的变频施工通风系统运行管理体系。采用FLUENT流体数值计算软件,建立洞室群三维非稳态湍流模型,研究了主厂房施工期污染物逸散规律,并通过现场污染物测试进行了验证。数值仿真计算和现场测试结果表明:变频施工通风系统布置合理,运营维护到位,风管漏风率小于9. 5%,洞内气流组织顺畅,作业面爆破通风15 min内污染物即可随风流排出洞外,达到相关规范要求;变频风机根据不同工序调节开度,可节省电能49. 5%以上,节能效果明显。研究成果对大埋深水电站地下洞室群施工通风运行维护管理具有一定的参考意义。

杨房沟水电站枢纽布置设计及主要工程技术

杨房沟水电站坝址河谷狭窄,两岸边坡高达500～600 m,危岩体众多,近坝区分布有大型崩坡积体和泥石流沟。杨房沟水电站枢纽布置十分紧凑,建筑物包括混凝土双曲拱坝及坝身表、中孔和坝后水垫塘及二道坝,引水发电系统布置在河道左岸山体内。通过积极开展动态设计和科技创新,工程建设进展顺利。在危岩体分类及处理、地下洞室和边坡支护动态设计、拱坝体形和泄洪消能优化、崩坡积治理等方面取得了较为丰富的经验。相关经验可供其他水电站枢纽优化设计参考。

龙滩工程关键技术研究综述

龙滩工程碾压混凝土重力坝最大坝高216 5m,为目前世界上最高的碾压混凝土坝;地下厂房装机9台,主厂房开挖尺寸达388 5m×28 5m×76 4m(长×宽×高),为目前世界上最大规模的地下厂房之一。该工程大坝快速施工、大坝防渗和地下厂房洞室群围岩稳定等问题是工程建设中的关键技术问题。在工程开工后对这些问题在已有研究成果的基础上又进一步开展了研究工作,取得了大量有价值的研究成果,并已应用于设计和施工之中,为工程建设提供了技术保障。

国际某大型水电工程地下洞室群通风布置

为了解决国际大型水电工程地下洞室群通风难度大的难题,依托安哥拉凯古路凯巴萨水电站,运用空气流量计算公式和静压计算公式,结合地下洞室群的施工过程和已有风机型号,提出一种“四阶段法”的动态通风方案,满足欧盟通风标准。实施效果表明,该方案能够有效保障施工人员的健康和安全,提高了地下工程的施工效率。

小湾水电站坝肩抗力体爆破试验

小湾水电站坝肩抗力体地下洞(井)塞开挖爆破均是在缺陷岩体中进行,在爆破开挖施工过程中,支护、回填灌浆、衬砌(回填)混凝土等工序与开挖爆破交替进行。为避免爆破对其它工序造成影响,保证施工安全,必须要进行相应的爆破试验和安全监测,通过对试验及监测成果数据分析,优选爆破方案。

长江三峡地下电站大型洞室开挖关键技术与应用

在总结地下电站施工经验的基础上,针对三峡工程地下洞室开挖难度大,施工工序复杂的特点,对洞室开挖技术进行了相应的创新和改进。研究成果可为大型洞室工程开挖提供经验和参考。

地下洞室临时支护管控模式研究

地下洞室临时支护的管控问题,一直是水利水电工程建设管理中的一大难题,要么出现临时支护投入量过大甚至呈现失控现象,要么出现因投入不足造成围岩稳定及施工安全风险等。分析总结水利水电工程地下洞室临时支护以往管控模式的经验及问题,在上述基础上探讨较为系统而合理的管控模式及选择策略,为有效解决水利水电工程地下洞室临时支护的管控提供参考。