某抽水蓄能电站地下洞室群围岩稳定参数敏感性分析

根据基本几何和物理条件建立某水电站地下洞室群三维弹塑性非线性有限元数值计算模型,分析不同取值的初始地应力场、岩体变形模量、抗剪强度参数变化对围岩稳定性的影响,分析锚杆支护轴力的分布规律;同时,分析了厂区分布的泥质粉砂岩层软弱夹层的分布和力学性质变化对围岩变形和锚杆支护的影响.计算结果可为类似工程提供洞室设计依据和基础分析数据.     

大型地下厂房洞室群围岩开挖松弛效应与渗透性演化特征

锦屏一级水电站地下厂房洞室群开挖规模巨大,赋存于极高至高地应力和低强度岩体环境下,且受f13、f14、f18断层切割,其围岩稳定性将成为影响工程安全和正常运行的重要因素之一.结合现场声波监测资料,采用裂隙岩体等效弹塑性本构模型以及基于Hoek-Brown参数的偏应力破坏准则对开挖松弛区进行模拟与评价.此外,重点关注洞室群围岩在地下厂房开挖过程中渗透特性的演化,并采用SVA方法对其防渗排水措施的渗控效应进行分析与评价.研究结果表明:采用塑性屈服区以及偏应力破坏准则表征围岩开挖松弛效应是合理的,高地应力、低强度应力比是造成锦屏一级地下厂房围岩开挖松弛区较大的主要原因;洞室群围岩在地下厂房开挖过程中渗透特性可增大3个数量级,影响范围达35m;围岩渗透特性演化对渗流场具有显著影响,影响程度取决于与洞室群的距离以及防渗排水措施的渗控效应.     

高地应力区特大跨度尾水洞岔洞施工技术

目前全国水电建设正是黄金时段,以后地下水电站开发将如雨后春笋般增加,会出现更多的高应力大跨度地下洞室。高地应力条件下大跨度地下洞室开挖支护是目前水电开发中亟待解决的重大课题,本文参照官地水电站2#尾水洞岔洞开挖支护施工成果,对高地应力区特大跨度岔洞开挖支护施工技术进行整理分析,为今后这一类工程的设计与施工提供代表性的工程实例与参考资料。     

第2部分 超级地下工程

正白鹤滩水电站处于深V型峡谷,空间很有限,因此,整个引水发电系统的设备都被安置在两侧山体内专门开挖的地下洞室中。白鹤滩水电站共有16台单机容量100万千瓦的全球最强大的水轮发电机,这些庞大的机组全部安装在左、右两岸巨大的地下电站厂房中。两岸厂房的长度438米,顶拱跨度超过34米,高度88.7米,是目前世界上最大的地下厂房。另外,地下还有8个圆筒式尾水调压室,直径42～48米,也是世界上已建跨度最大的调压室。     

大断面地下结构粘弹塑性有限元解析

将力学分析用于复杂的工程施工领域是当前计算技术的重大发展,对指导大型地下结构物的设计和施工具有重要的实践意义。本文试用粘弹塑性理论模拟隧洞围岩与支护混凝土材料的蠕变性状,按材料非线性数值分析研究了某水电站地下厂房洞室工程就分部开挖程序施工的有限元方法.本文着重探讨了岩体性态随时间的变化,并评价围岩的稳定性。此外,还讨论了各施工阶段围岩—衬砌支护系统与时间有关的相互作用及其受力特点。计算程序和成果便于在工程实践中采用.     

白鹤滩水电站左岸地下主副厂房上部开挖围岩稳定监测分析

白鹤滩水电站左岸地下厂房为国内特大型地下工程,地质条件复杂,洞室稳定及安全问题成为工程重点关注和研究的内容之一.为了解洞室围岩的实际变形特性,调整支护参数,布置了较为全面的安全监测系统.本文主要介绍了地下厂房上部开挖过程的围岩变形及锚固效果监测,监测结果表明,由于开挖支护控制较好,围岩变形和受力状态正常;并通过对开挖全过程变形监测资料的分析,获得了开挖过程对围岩变形的影响范围,本实例可供同类工程借鉴与参考.     

考虑渗透力和Mohr-Coulomb准则时深埋球形洞室弹塑性解

采用Mohr-Coulomb屈服准则,利用所建立的力学模型推导了考虑渗透力作用下球形洞室弹塑性解析表达式。根据解析式,绘制了不同渗流力作用下考虑渗透力和不考虑时塑性区应力场变化图、塑性区半径与洞壁支护力关系曲线图以及圆形洞室与球形洞室塑性区半径对比曲线图,研究结果表明:球形洞室塑性区应力随其半径的增大而逐渐增大,随着渗透力的增加,径向和环向应力的增加幅度逐渐变大;渗流效应对球形洞室塑性区半径的影响十分显著;在支护力较小时,从洞室围岩稳定性角度出发,采用球形洞室比圆形洞室更有利,反之采用圆形洞室比球形洞室更有利。研究结果对隧洞支护设计具有重要的理论指导意义。     

强度应力比在软质岩围岩分类中的应用

结合某水电站地下厂房工程实例,通过现场地质调查,分析厂房区挤压性围岩大变形破坏机理,定性的阐述强度应力比与围岩变形状态对应关系。参考类似隧道的经验把这一关系数量化,在此基础上,对水电围岩分类HC法的强度应力比降级进行修正,并运用它对地下厂房的软岩大变形程度进行预测。     

某抽水蓄能电站地下洞室群围岩三维稳定分析

某抽水蓄能电站地下厂房为大跨度、高边墙地下洞室群,地质条件复杂,分布软弱夹层,高边墙及洞室间岩体的稳定性是洞室设计的关键因素。根据水压致裂法地应力测试数据计算侧压力系数,构造初始地应力场,按照开挖顺序建立三维弹塑性计算模型,分析地下洞室群围岩应力与变形特征、塑性区分布,评价了地下厂房洞室群围岩稳定性,为洞室设计提供科学依据和基础数据。     

流固耦合作用下大型地下厂房围岩稳定性分析

为分析降雨和地下水形成的渗流场与应力场的耦合作用,对某大型地下厂房洞室群围岩稳定的影响,根据流固耦合理论,利用二维和三维有限元对地下厂房开挖施工进行数值模拟分析。该厂房最大的特点就是复杂的地质环境,断面形状和尺度庞杂,最主要是有F77大断层横穿主厂房,且遭遇降雨入渗等影响厂房围岩稳定性的恶劣工程环境。因此,基于厂房开挖支护的数值仿真过程,通过是否考虑应力场或渗流场的影响等不同工况进行对比计算分析。依据计算的洞室内渗流量、围岩应力场、变形场以及塑性区分布等结果表明,主厂房和主变室边墙部位以及洞室拐角处需加强支护,且主厂房大断层处在施工过程中需要及时排水与加固处理。耦合作用下,围岩应力和位移均不同程度地增大、塑性区分布范围加深。因此,考虑应力场和渗流场的耦合作用是合理的,并且适时对地下厂房进行防渗和排水是十分必要的。     

地下厂房施工开挖过程的三维数值仿真分析

采用三维非线性有限元方法对某电站地下厂房主洞室施工开挖过程进行数值模拟计算,数值仿真采用ANSYS软件,主要内容包括:施工开挖过程的数值模拟、有限元计算、位移分析、应力分析、屈服区分析和稳定性分析等.基于计算成果,研究地下厂房开挖过程中洞室围岩及岩锚吊车梁的变形状态、应力状态、屈服区分布以及整体稳定性,指出了在设计、施工中的注意事项,为后续施工提供参考.     

大型地下洞室群变形实测与数值模拟

以某水电站大型地下洞室群开挖为例,建立了三维数值分析模型,研究了洞室群开挖后洞周围岩的变形特性并分析了锚索应力损失对周围岩体变形和应力状态的影响;通过模拟结果与实测结果进行对比,分析模拟方法的合理性和支护方案的可行性.结果表明,围岩水平位移在洞室边墙中部最大,竖向位移在洞室拱顶最大,在洞室交叉部变形也较为显著;模拟结果与实测结果较接近,能良好地反映洞室实际开挖的过程和围岩的变形规律;锚索预应力损失达到某一程度时会使围岩水平位移显著增大.     

龙滩水电站地下洞室群围岩变形与稳定性的二维弹塑性分析

龙滩水电站是红水河陡倾角层状结构岩体;两者的耦合作用,使洞室群围岩的稳定性,特别是主厂房与调压井的高边墙、洞室交叉口部位的变形稳定性尤显复杂,倍受关注.本文通过对龙滩工程厂房区地质调查,结合洞群结构分析,建立了工程地质概化模型,采用二维弹塑性有限元对地下厂房洞室群的施工开挖进行模拟,对比分析了多种不同条件下的洞室群开挖变形、应力以及屈服区的分布特征,获得了一些有益于指导施工的结果.     

岩体稳定性评价的耦合神经计算方法

给出了一个基于单元ＢＰ神经网络拓扑而成的耦合神经计算模型,对其在地下工程岩体稳定性评价系统中的应用进行了研究。结果表明,耦合神经计算地下工程岩体稳定性评价系统有着较好的实用性和先进性。     

层状岩体中地下厂房围岩施工力学行为研究

对缓倾角层状岩体中的大型地下厂房施工力学行为进行了综合研究.详细分析了开挖过程中主厂房围岩不同部位(包括顶拱、上下游边墙)的现场监测资料,并借助基于非连续介质理论的离散元程序UDEC,综合分析了围岩的变形特征、剪位移分布、围岩应力分布、塑性区分布和锚杆轴力分布等岩体力学行为.结果表明,结构面(如软弱夹层、层面和节理裂隙等)是控制围岩变形的主要因素,软弱夹层的存在控制了围岩剪位移、应力和塑性区的分布,是导致锚杆轴力增大的主要因素,实时监测资料和理论计算成果吻合良好.     

New developments of technology in rock engineering in China

In terms of rock engineering and technology in hydropower construction,the slope stability and monitoring techniques for high slopes of Three Gorges Project,the stability and support technology for high slopes of hydropower projects in deep river valley,the stabilization techniques for underground cavern group with large span and high side walls are introduced in this paper.As for rock engineering and technology in highway and railway construction,the Qinghai-Tibet Railway — new construction techniques in permafrost,the support techniques for large squeezing deformation in Wuqiaoling Tunnel,the construction techniques for tunnels in alpine and high-altitude region,the geological prediction techniques for tunnels in karst region,the microseismic monitoring and early warning techniques for rockbursts in deep and long tunnels are presented.For rock engineering and technology inmining engineering,the innovative techniques for roadway support inmines,the simultaneous extraction technique of pillarless coal and gas in coal seams with low permeability,the safe and efficient deep openmining technology,advances in monitoring,early warning and treatment ofmine dynamic disasters are discussed.In addition,the new anchorage techniques and precision blasting technique in rock engineering are introduced.     

Structural form selection of the high-rise buildingwith the improved BP neural network

As civil engineering technology development, the structural form selection is more and more critical in design of high-rise buildings. However, structural form selection involves expertise knowledge and changes with the environment which makes the task arduous. An approach utilizing improved back propagation(BP) neural network optimized by the Levenberg-Marquardt(L-M) algorithm is proposed to extract the main controlling factors of structural form selection. Then, an intelligent expert system with artificial neural network is constructed to design high-rise buildings structure effectively.The experiment tests the model in 15 well-known architecture samples and get the prediction accuracy of 93.33%. The results show that the method is feasible and can help designers select the appropriate structural form.     

基于BP神经网络的挖掘机智能故障诊断知识库设计

介绍了基于BP神经网络智能故障诊断技术在贵阳矿山机器厂O.8m3.液压挖掘机故障诊断系统应用中系统故障诊断神经网络知识库设计的方法与步骤,结合液压泵子系统故障诊断实例详细阐述了智能故障诊断故障库设计过程中神经网络建立、训练样本获取及神经网络学习的具体方法.     

松花江流域蓄滞洪区方案优选智能决策研究

针对松花江流域防洪工程重要组成部分的蓄滞洪区，基于陈守煜提出的模糊优选BP神经网络模型，引入了遗传算法，提出融入遗传算法的模糊优选神经网络智能决策模型，对松花江流域蓄滞洪区方案优选进行智能决策．该模型既能合理地构造神经网络的拓扑结构，又可加快网络的收敛速度，并能改善网络的全局寻优能力，是对模糊优选BP神经网络模型的进一步发展，同时更对松花江流域蓄滞洪区的优选提供了理论依据．     

Evaluation on Stability of Stope Structure Based on Nonlinear Dynamics of Coupling Artificial Neural Network

The nonlinear dynamical behaviors of artificial neural network (ANN) and their application to science and engineering were summarized. The mechanism of two kinds of dynamical processes, i.e. weight dynamics and activation dynamics in neural networks, and the stability of computing in structural analysis and design were stated briefly. It was successfully applied to nonlinear neural network to evaluate the stability of underground stope structure in a gold mine. With the application of BP network, it is proven that the neuro-com-puting is a practical and advanced tool for solving large-scale underground rock engineering problems.