用调压室阻抗试验值推求稳定断面

利用调压室底部阻抗的模型试验成果，从调压室系统的基本微分方程出发，通过构造Liapunoff函数，得出了调压室稳定断面计算式.该式能反映调压室底部阻抗等因素对波动稳定的影响.由该式算得的调压室稳定断面小于通常调压室稳定断面.     

圆管型与廊道型气垫式调压室水力性能比较

针对廊道型气垫式调压室的罩式闭气结构比较复杂而且施工难度较大的特点,提出采用水平圆钢管型洞室代替常用的长廊道型洞室的新型气垫式调压室方案.以四川某水电站气垫式调压室为例,经大波动过渡过程计算和小波动稳定性分析,比较2种不同体型气垫式调压室的水力性能和运行稳定性.结果表明:在洞室横断面面积相等的情况下,圆管型气垫式调压室的小波动稳定性较好;调压室内水位波动幅值较小、最大气体压力和机组蜗壳进口最大压力较小,其大波动水力性能也相对较好.     

水电站多井调压室系统小波动稳定理论推导与分析

一些中低水头长隧洞引水式水电站需要采用较大的调压室稳定断面积,但受到地质、地形条件的制约,单一的大尺寸调压室有时不能满足施工开挖和结构设计安全要求.为了实现采用多个相隔一定距离的调压室串联的布置方式来代替单一的大尺寸调压室的需要,从理论上推导了上游多井调压室系统的小波动稳定条件,分析了多个调压室之间的距离和面积对小波动稳定性的影响.结果表明多井调压室系统的小波动稳定性与串联在一起的多井调压室的断面积和调压室之间的距离都存在一定的关系.     

调压室水位振荡的一种数值解

本文提出的调压室水位振荡数值解,是将调压室非恒定流的基本方程化为隐式差分格式,再用迭代法求解,其特点是便于电算且精度较高。计算中考虑了各种水头损失及导时逐渐启闭情况,可供阻抗式、圆简式和双室式调压室,进行水位振荡计算时使用。     

含明满流水电站尾水调压室稳定断面面积推导

基于托马假设条件,并考虑了明满流尾水系统中的水位波动对电站机组稳定性的影响,推导了含明满流的尾水调压室稳定断面面积计算公式.由该公式计算得到的调压室断面面积分为两部分:第一部分调压室断面面积为下游低水位对应的调压室稳定断面面积;第二部分调压室断面面积为满流时对应的调压室稳定断面面积,其洞身沿高度方向呈倒喇叭型.这种结构既减小了调压室的开挖工程量,又降低了调压室结构支护难度.该公式与托马稳定断面面积公式相似,方便实用,并经过工程实例验证了其合理性、经济性和安全性,可用于实际工程设计.     

设置连通孔对差动式调压室压差和涌浪的影响

对于长引水式水电站常用的差动式调压室,分析了其兼作升管的闸门井和大井之间的胸墙在不同高程上布置的面积合理的连通孔,对调压室的差动性能和压差的影响,并结合实际算例进行涌浪分析.结果表明,在保证了调压室的差动性能、涌浪幅度和衰减速度的同时,在胸墙上设置位置和尺寸合理的连通孔,可以有效降低胸墙结构承受的压差,由超过30 m的较大压差降低至20 m以下,保证调压室的安全稳定运行,且有利于闸门的控制.因此,设置连通孔的差动式调压室是合理可行的.     

气垫调压室甩负荷涌浪计算公式

基于气垫式调压室室内水位波动的周期随时间变化不大的特点,按小参数幂的渐近展开方法求解了气调压室的基本方程式,得出了机组弃荷时的涌浪计算公式。     

气垫调压室临界稳定断面计算参数取值讨论

针对气垫调压室断面尺寸通常取决于其临界稳定断面这一特点,指出电站静水头、机组引用流量和调压室水位微幅扰动时气体的热力学过程是影响该临界稳定断面的重要因素。对调压室内气体与环境之间热传导过程进行研究,认为以等温变化(多方指数取1.0)模拟小扰动下气体的热力学过程更符合实际情况。对气垫调压室临界稳定断面计算公式进行数学分析并结合工程实例进行计算,结果表明,以电站正常运行时可能出现的最大静水头及其对应流量作为临界稳定断面的计算条件,能满足其他可能工况下的调压室水位波动稳定性要求,更利于工程安全。     

底部设置隔壁式岔管的调压室水力特性三维数值分析

为了研究底部设置隔壁式岔管的调压室复杂水力特性,通过构建底部设置隔壁式岔管的调压室结构的三维数值计算模型,分析了典型流态下调压室的水流流态特性、分流/合流流态下局部水头损失系数与分流比的关系、正常运行工况下水流流经调压室底部的水头损失系数和水头损失特性,并推导得到了水流全部流进/流出调压室的水头损失系数和流量系数转换公式,较全面阐明了底部设置隔壁式岔管的调压室的局部水力特性。结果表明,三维数值模拟方法能准确揭示相应调压室结构的水力特性,水流全部流进/流出调压室的流量系数总体介于0.6~0.8之间,与规范相比,水流流进/流出调压室的流量系数相对较大。     

调压室涌波最高水位随机分析的显式计算方法

针对典型调压室水力系统,建立了具有随机初始条件的涌波分析随机模型,并根据调压室水位波动特点,去掉了随机模型中的绝对值;利用泰勒级数展开式推导了水轮机瞬时全部甩荷时调压室中水位第1次向上波动时的水位随时间的随机解过程,并由此给出了解过程的密度函数公式和涌波均值的最大值的显式计算公式.     

NPR锚杆/索围岩动力响应数值模拟分析

为了解决深部开采造成的冲击地压、大变形和常规锚杆/索破断失效等问题,本文以某煤矿釆区为研究试验段,基于高地应力软岩大变形破坏机理,采用FLAC3D-PFC3D耦合建模方法首次开展NPR锚杆/索动力学数值模拟研究,建立PR和NPR锚杆/索两种支护方案的数值模型,对比分析动荷载下硐室围岩以及锚杆的受力、位移情况.结果表明:25MPa冲击荷载下,25根PR支护锚杆/索中21根已失效,围岩大面积失稳,耦合墙出现严重变形,硐室呈现内凸弧形变形破坏.而相同条件下,NPR锚杆/索均未失效,硐室围岩稳定性保持良好.     

锚杆注浆联合支护大断面煤仓硐室围岩稳定性研究

以土朱矿井煤仓硐室为例,运用松动圈理论和组合拱理论分别计算了硐室围岩稳定性系数,2种理论计算得到硐室围岩稳定性系数均大于1.1,证明了锚杆注浆联合支护设计参数符合硐室围岩安全稳定的要求.运用FLAC4.0数值模拟软件计算分析了大断面硐室围岩的稳定性,建立了无支护、锚杆支护、锚杆注浆联合支护3种模拟方案,分别分析了3种方案时硐室围岩的变形情况,模拟结果显示锚杆注浆联合支护的巷道顶底板和两帮收敛量都较小,底鼓量也较小,能保证该巷道围岩的长期稳定.最后运用工程类比法确定采用锚杆注浆联合支护方案,并通过后期现场观测,证明锚杆注浆联合支护效果良好,能够保证硐室围岩的长期安全稳定.图4,参7.     

不同倾角硐室围岩稳定性模型试验及数值模拟

论文首先在相似理论的基础上,以河砂、水泥、石膏为相似材料,调整其配比,制备出符合模型实验要求的砂岩和泥岩相似材料。通过对模型试样进行长期加载试验得到：当进行长期加载时,随着层状倾角的增大,位移变化先增大后减小,这是由于随着倾角的不断增加,互层岩体模型的整体刚度先减小后增加,所以导致了位移先增大后减少。最后利用ANSYS有限元软件对互层岩体硐室开挖模型进行稳定性分析,帮中与顶板底板处变形较大,同时由于层理的存在使得顶板位置的变形要大于帮中位置,倾角对硐室围岩变形以及应力变化具有较大影响,45°倾角时硐室围岩的变形量最大,应力集中最明显,此时容易发生滑移破坏。文中结论对实际地下工程支护和设计有一定的借鉴意义。     

三峡库区滑坡涌浪作用下高桩码头船舶系缆力试验研究

自2003年三峡工程开始蓄水后,库区两岸岩体由于长期受高水位的影响,滑坡的活动性显著增强。涌浪作为滑坡的主要次生灾害形式,对库区高桩码头的安全产生重大影响。本文以三峡库区万州江南沱口码头段为原型建立河道物理模型,研究水库滑坡涌浪对高桩码头船舶系缆力的作用。通过试验,得到了不同条件下的试验数据。经过分析,得出了涌浪作用下高桩码头船舶系缆力随涌浪传播、初始波高、水深、滑体倾角以及滑体方量的变化规律,提出了船舶系缆力的变化过程分为急剧衰减和缓慢衰减两个阶段。在此基础上,结合试验量测数据,确定了船舶系缆力的标准值。     

离散裂隙网络模拟在地下硐室稳定性中的应用——以甘肃北山地下实验室为例

以甘肃北山地下实验室为研究对象,开展了离散裂隙网络-离散元（DFN-DEM）耦合方法在花岗岩地下硐室围岩稳定性分析方面的探索研究。选取地下实验室工程勘察范围内代表性勘察钻孔和地表露头裂隙数据进行统计分析,利用三维离散单元软件3DEC构建离散裂隙网络（DFN）和等效岩体模型,模拟分析了地下实验室-560 m水平试验巷道的硐室的稳定性。结果表明：硐室开挖引起硐室围岩应力重分布,裂隙与硐室开挖面相交部位发生应力集中现象,硐室围岩出现位移变形;在现有条件下,硐室围岩变形量较小,应力集中程度不高,地下硐室稳定性较好。     

深层脆性页岩水平井裸眼完井井壁稳定性研究

常规页岩气储层改造工艺为套管射孔与多级压裂改造相结合,施工成本高、周期长,若实施水平井段裸眼完井可一定程度降低成本、缩短周期,但水平裸眼井段井壁稳定是实施裸眼完井的前提条件。通过对威荣地区龙马溪组页岩水理化及力学性能进行实验研究,结合建立的裸眼完井理论模型评价威荣地区页岩水平段裸眼完井井壁稳定性。结果表明,龙马溪组页岩为脆性层理页岩,岩体较为致密,力学强度高,力学各向异性明显;现场油基、水基钻井液对岩石膨胀性能及力学性能的改变不明显,现场所用钻井液与该地层配伍程度高;井眼轨迹、层理缝走向、力学各向异性等可对裸眼井段稳定性产生影响,致使不同方向井筒内应力差异明显,沿最小水平主应力方向钻水平井井壁稳定性最好,完井工况下井壁坍塌压力当量密度在1.26 g/cm³,完井投产初期井壁存在轻微崩落掉块,但崩落范围小于30 °,判断认为威荣区块龙马溪组页岩地层可考虑采用水平井裸眼完井方式。     

长距离输水系统串联多阻抗调压室的水锤防护效果

结合某长距离、大流量输水工程,系统分析了单阻抗调压室和串联多阻抗调压室两种布置情况下阻抗孔径对水锤防护效果和最低涌浪的影响。结果表明:单阻抗调压室防护方案下,通过改变调压室阻抗孔径可降低水锤压力,提升调压室最低涌浪,有效减小调压室占地面积;相比于单阻抗调压室防护方案,串联多阻抗调压室的防护效果更佳,可提高管线最小压力和最低涌浪,显著减小调压室总面积,且主、辅调压室均存在最优阻抗孔径。     

锚杆注浆联合支护大断面煤仓硐室围岩变形分析

以土朱矿井煤仓硐室为例,运用损伤力学分析了巷道开挖效应;利用FLAC4.0数值模拟软件计算分析了大断面硐室围岩的稳定性,并建立了无支护和锚杆注浆联合支护两种模拟方案,两种方案模拟结果的对比显示锚注联合支护形式能够有效地加固围岩和控制围岩变形;通过工程类比法和FLAC数值模拟相结合对大断面硐室锚杆注浆联合支护方案进行了设计,确定了锚注联合支护参数,通过后期的现场观测,说明了锚杆注浆联合支护在大断面煤仓硐室支护中效果良好,能够保证硐室围岩的长期安全稳定.