大型地下钢筋混凝土岔管的工作性态研究

结合天荒坪抽水蓄能电站的工程实际,利用三维线性及非线性有限元法研究了大型地下钢筋混凝土岔管的工作性态,分析了在内水压力及外水压力等不同荷载作用下,岔管衬砌的工作特性和围岩的应力分布规律．所得结论为大型地下钢筋混凝土岔管的设计提供了参考．     

地下隔壁式钢筋混凝土岔管的应力研究

利用线性和非线性有限元方法，研究了地下隔壁工钢筋混凝土岔管在内压和外压作用下：围岩、衬砌和钢筋物应力，找出地下钢筋凝土岔管设计的一些控制条件，并普通Ｙ型岔 管进行比较，在相同条件下，隔壁式岔管中最大应力Ｙ型岔管锐角处应力的四分之一，可见隔壁式岔管在上压方面具有明显的优点。     

埋藏式钢筋混凝土岔管的有限元计算范围

采用有限元法研究了埋藏式钢筋混凝土岔管的计算范围。研究中认为混凝土衬砌及围岩是线弹性体，并考虑了围岩不同弹性模量对计算范围的影响。算例给出了埋藏式钢筋混凝土岔管关键部位的应力受相关因素影响的情况。最后通过综合分析得出了埋藏式钢筋混凝土岔管的有限元计算范围值。     

应用有限元程序分析隧洞岔管加强梁的内力

指出了隧洞岔管加强梁传统设计方法中存在的问题。应用线弹性空间有限法,对岔管加强梁在各种工况下的内力及配筋情况进行了详尽的分析,给出了在内力压力下加强梁内力与围岩单位弹性抗力系数ｋ０的关系曲线以及在外压作用下加强梁的配筋依据。     

岔管流动的数值模拟

应用k-ε模型和控制体积法建立了三维紊流数学模型,根据工程需要对某抽水蓄能电站的引水岔管和尾水岔管的不同体型进行了流态、流速、压力分布的数值模拟研究,在原方案计算结果的基础上提出了修改方案并进行了对比计算,给出了不同工况的水流流态、流速分布和压力分布以及相应的水头损失系数.计算结果表明,修改方案流态有明显改善,水头损失系数明显减小.     

走马岭隧道围岩稳定数值分析及支护结构优化

对走马岭隧道典型隧段进行了三维有限元数值模拟研究,结果表明:该隧段围岩松动圈厚度小,拱顶及拱腰位移,应力在初期支护一定时间后均趋向稳定,支护结构能够满足围岩稳定性要求.通过断面特征点的比较分析证实,模型所揭示的应力场、位移场与现场实测结果较为吻合.同时,依据特征曲线法原理对支护结构做了优化设计.     

地下结构围岩锚固参数的弹塑性分析

本文在对地下工程结构围岩体进行弹塑性分析的基础上，提出结构体锚杆加固参数（锚杆长度，锚固范围及锚杆变形量）的计算式，并对锚杆的布置方位进行了探讨。     

钢岔管结构的计算机辅助几何设计

钢岔管是管道工程中常见的结构,作者利用空间解析几何的方法建立其数学模型,并对其进行计算机辅助几何设计（ＣＡＧＤ）,为钢岔管的设计、制作提供图形、数据及设计的方法。     

地下硐室围岩结构稳定性特点研究

采用数值模拟方法建立地下硐室模型，研究围岩结构稳定性特点，通过先进物探手段（探地雷达）实测结果的验证，得出地下硐室围岩塑性区的形成具有严格的时间性和一致的规律性，且围岩破碎区发育具有结构特点。     

空间岔管展开图设计计算研究

本文研究了空间锥形与圆柱形的岔管设计,找出了岔管设计的展开图（下料图）计算数学模型,建立了一组相贯线影射到展开平面的递推公式与迭代算法 .利用数学模型设计空间岔管的展开图,既可精确、快速地计算下料中的曲线坐标值,又能利用计算机进行辅助设计和模拟装配,从而达到耗材少、相贯体吻合性好的设计效果 .     

断面形状对巷道围岩稳定性影响的数值模拟分析

利用数值计算方法,研究了断面形状对巷道围岩稳定性的影响。结果表明:断面形状对巷道围岩的稳定性有较大影响。圆弧拱巷道围岩稳定性要远大于矩形巷道。采用矢跨比为0.2的圆弧拱巷道代替矩形巷道,可显著改善巷道围岩应力状况,减小巷道围岩变形量,减少围岩塑性屈服区域,加强巷道围岩的稳定性。     

高水头作用下深埋长大隧洞围岩稳定的数值模拟研究

在深埋隧洞开挖过程中,不可避免地将会遇到高水压和高应力,以及这两个因素所控制和诱发的问题,因此分析水压作用对围岩稳定性的影响具有重要意义。针对研究高水压对深埋隧洞围岩稳定性的影响,结合锦屏二级水电站引水隧洞的实例采用FLAC3D软件进行数值模拟。通过计算不同水压力条件下的围岩最大变形量,建立围岩最大变形量与水压力之间的关系,求解临界水压力。当岩体强度满足一定条件时,只要水压力小于临界水压力,就可忽略水压对围岩稳定性的影响。结果表明:对于白山组大理岩Ⅱ类围岩可忽略水压作用;而对于白山组大理岩Ⅲ类围岩,高水压对其影响比较大,出现严重变形,需做支护处理。     

等效数值法在围岩稳定性评价中的应用

提出了一种新的围岩的稳定性评价方法--等效数值法,建立了基于等效数值方法的围岩稳定性评价新模型.该方法将样本指标值与围岩稳定性各指标分类标准对比来确定权重,客观性强,计算简捷.对5个典型的围岩作为评价样本进行了评价研究,并将得到的评价结果与模糊识别法、可拓方法与模糊可变集合工程方法结果进行比较.研究结果表明,等效数值法成功率高、客观性强,为围岩稳定性的评价研究提供了一条新思路.     

钢筋混凝土核心筒的非线性分析

应用有限条法对钢筋混凝土核心筒在单调荷载作用下正截面弯矩-曲率(M-ω)、荷载-顶点位移(P-△)关系曲线进行计算,提出一个钢筋混凝土核心筒从加载到破坏的非线性分析模式,把非线性问题化为短区间的线性问题,推导计算公式,建立计算模型.     

水工钢筋混凝土的作用机理及其数值模拟概述

阐述了钢筋混凝土的数值模拟计算的现状和特点,介绍了常用的数值模型各自的优缺点和适用条件．评述了有限元模型分析通常采用的主要的单元模式、传力机理以及数值方法．探讨了数值模拟中的主要影响因素并分析原因,总结了实际应用中的一般原则方法,提出了这一领域今后的研究方向．     

大跨软岩隧道开挖围岩稳定性研究

采用ABAQUS软件,建立某大跨软弱围岩隧道的三维模型。结合监控测量数据,研究了隧道开挖扰动区域的时空分布特征。结果表明,拱顶下沉计算值与实测值随时间的变化规律基本一致,均在20d时趋于稳定。隧道开挖卸荷扰动影响范围在掌子面前方约1．2倍洞跨,掌子面后方拱顶沉降最终稳定时距掌子面距离约为1．5倍洞跨。     

高地应力区地下洞室围岩稳定和变形分析

本文分析总结了已有的地应力研究成果。考虑到高地应力与岩体特性的关系,对岩体采用四参数弹塑性开裂模型,提出了一种高地应力区地下洞室围岩稳定和变形的分析方法。用各种不同初始应力场(大小、方向、主应力比等)对直墙拱顶洞室围岩的稳定和变形状况作了分析比较,得出了一些有规律的成果。     

不同TBM支撑结构形式下的围岩稳定性分析

针对TBM典型的X型支撑与水平支撑各自结构特点，考虑了II类和V类两种典型围岩情况，建立了基于LS-DYNA平台的两种支撑结构-围岩的接触失效仿真模型，分析了两种支撑结构与两类围岩不同接触面积下的相互作用过程.结果表明:在稳定性较好的II类围岩下，水平支撑仅能在接触面积为100%情况下保持围岩稳定；在稳定性较差的V类围岩下，无论水平支撑与围岩接触面积为多少，岩石均极易发生坍塌现象；对于X型支撑，无论针对II类围岩还是V类围岩，围岩都能保持较好的稳定性.分析结果将为今后全断面掘进机支撑结构选型设计提供一定的理论依据.     

非线性准则下隧道围岩响应的理论和数值分析

采用Hoek-Brown非线性准则描述岩土破坏特征更能反映岩体固有特点和非线性破坏特征,以及岩石强度、结构面组数、所处应力状态对岩体强度的影响。首先,通过理论分析,得到了围岩开挖后应力和变形情况;然后,利用数值计算软件,建立了Hoek-Brown准则下隧道的数值计算方法和计算模型,分析了隧道在开挖情况下的应力变形情况,得到围岩的径向应力、切向应力、剪应变分布、塑性区分布和位移情况,并将数值计算结果与理论计算结果进行对比,结果表明:①隧道开挖引起岩体的扰动,使其从平衡状态转为不平衡状态。随着时间的推移,不平衡力逐渐在岩体中消散均化,岩体的扰动逐渐减小,最终趋于平衡。②数值解均略大于理论解,但二者差别十分微小,从而验证了数值方法的正确性。