引水隧洞主洞光面爆破设计

根据“新奥法”施工的需要,通过实验和前期开挖经验,得出科学合理的爆破设计参数,形成了小断面引水隧洞开挖的光面爆破施工方案。     

基于原型观测的水电站厂房结构振动分析

由于规范中用以计算动位移的动荷载与实际情况有一定出入，为了找出最主要的垂向动荷载，并提出计算厂房结构垂向动位移的方法，根据原型观测资料结合信号分析技术分析了水电站正常运行时尾水脉动、水轮机顶盖压力脉动、项盖垂向振动、推力轴承垂向振动、下机架基础垂向振动和机墩顶部垂向振动之间的位移与频率关系，并详细阐述了水电站厂房结构内的动荷载情况，指出各种动荷载可能产生的作用及影响，对某些荷载的量级做了初步估算，进而找出最主要的垂向动荷载——轴向水推力的脉动．结果表明，顶盖压力脉动与尾水脉动是轴向水推力脉动的主要原因，规范规定的垂向动荷载偏大．最后，基于实测资料对厂房结构进行三维有FIt元反馈分析，提出了一种计算厂房结构垂向动位移的方法。     

计算流体动力技术在水轮机优化设计中的应用

介绍了CFD技术在水轮机优化设计中的应用现状,提出了求解速度场和压力场的一种方法,论述了以三维流场的数值计算结果为基础,进行水轮机性能预测及能量损失分析的方法．并通过一尾水管的流场计算,给出了运用CFD技术计算所得的轴面流场分布图,印证了用计算机模拟代替模型试验的可能性．     

隧洞进出口顶拱悬吊锚筋桩受力特征研究

悬吊锚筋桩是隧洞进出口顶拱加固的一种特殊方式,其受力特征对加固方案的设计有重要指导作用.首先,对悬吊锚筋桩的数值计算原理进行分析并给出了一简单算例,分析表明:灌浆环的合理模拟与否对计算结果影响很大.随着灌浆环周长和内摩擦角的增大,悬吊锚筋桩的受力不断增大;悬吊锚筋桩间排距越小,加固效果越明显.然后,对糯扎渡水电站2#导流隧洞进口的开挖支护进行三维数值模拟分析,计算结果表明:悬吊锚筋桩的受力随着分段开挖的进行而不断增大,随着分层开挖的进行受到其它支护措施的影响比较明显.悬吊锚筋桩受力沿隧洞轴向先增大后减小;沿中轴面对称分布,且最大受力位于中轴线附近.     

大跨径水工隧洞围岩力学参数反演分析

为了验证位移反分析法在隧道施工过程中实际应用的可行性,以大田平原排涝隧洞为研究对象,选取隧洞围岩的弹性模量E和黏聚力c为反演参数,采用黄金分割法对所选断面围岩进行位移反分析的优化迭代计算,并以此得到的反演参数组合代入FLAC3D数值模拟软件中,计算该断面的围岩沉降变形,将结果与实际监测拱顶沉降数据进行对比.结果表明,此类反分析方法反演得到的围岩力学参数可靠,可以获得比较符合地质条件和工程应用的参数,反演结果可以预测后续施工的位移,并可以通过控制设计开挖量,减少喷射混凝土用量,节约工程成本.     

用水气两相流数学模型计算明流长隧洞通气量

结合工程实例,利用水气两相流数学模型计算明流长隧洞的通气量。计算结果表明：该模型具有良好的模拟能力,能适应不同的工程布置和运用条件,运用该模型计算通气量具有较高的精度。     

埋深与围岩质量对隧洞围岩稳定性的影响探究

采用有限元方法,初步研究了隧洞在埋深为33,233,433 m时,在Ⅰ～Ⅴ级围岩的受力、塑性变形和位移变化.研究发现,在同一埋深下,随着围岩破碎程度的增加,围岩的受拉区和塑性变形区逐渐从拱顶、底向边墙转移,并可能在边墙处发生拉应力突增现象,突增幅度随埋深的增加而增大.隧洞的拱顶、边墙和拱底都会产生较大位移;随着埋深的增加和岩体的破碎,拱顶和拱肩的位移会超过其他部位.计算结果和已有的模型试验结果相比较,论证了研究方法和结论的合理性.     

双护盾TBM掘进数值仿真及护盾卡机控制因素影响分析

卡机是制约双护盾全断面隧道掘进机(tunnel broing machine, TBM)安全、高效施工的重要工程地质问题。卡机涉及影响因素较多,数值仿真是对各种因素的影响程度进行定量化分析的有效手段。该文提出了考虑双护盾TBM掘进施工过程的数值仿真方法,通过基于内变量热力学的蠕变模型模拟围岩的时效变形特性,并实现围岩与护盾的相互作用的模拟。以某公路隧洞为研究对象,对TBM推进速度和超挖量2个卡机控制因素的影响进行了研究。分析结果表明:增大TBM推进速度,能在一定程度减小接触压力和卡机风险;而超挖量对减小接触压力的作用更为显著,且对于高地应力、软岩条件下的隧洞施工,2种卡机控制措施的收益将更加明显。研究结果可为类似工程的卡机风险分析及TBM推进速度和超挖量等参数的优化设计提供一定的借鉴。     

碳排放约束下的水工隧洞施工机群配置优化

考虑碳排放约束条件,基于水工隧洞施工机群配置优化和碳减排双赢的改进路径,构建基于工期-成本-质量-碳排放量的多目标优化函数；选择模拟退火算法改进后的粒子群算法,参考施工机械台班费用定额和《IPCC国家温室气体排放清单指南》计算施工机械的台班碳排放量；将新型机械配置纳入碳排放因素,建立以工期、成本、质量和碳排放为一级指标和14个二级指标的水工隧洞施工机群配置目标偏好权重评价指标体系,并构建考虑碳排放的机群配置优化模型,以滇中引水工程万家隧洞3号支洞为例开展多目标约束下的施工机群配置优化分析。结果表明:建立的水工隧洞施工机群配置目标偏好权重评价指标体系可以较全面地考量施工机群对环境的影响性；计算得出该施工机群主要碳排放源为隧道多功能作业台车和混凝土搅拌站,碳排放量(以CO2计)达到1 000.kg/台班。改进后的粒子群算法可以有效增强全局寻优的搜索能力,识别施工机械中碳排放关键风险源,模型优化结果与现场施工情况相符,验证了模型的可行性。     

深埋引水隧洞极硬岩TBM掘进及辅助破岩技术

秦岭深埋长距离引水隧洞极硬岩强度达到300 MPa以上，已成为制约隧洞掘进机(tunneling boring machine, TBM)高效施工的主要难题。针对秦岭引水隧洞极硬岩掘进施工问题，该文提出了基于TBM掘进隧洞的热能-机械耦合破岩方法，开展了有关微波、等离子体、火焰炬、水射流和钻孔劈裂的破岩试验以及数值计算和搭载设计，提出了5类辅助TBM破岩方法的适用性和搭载设计。研究结果表明：秦岭深埋引水隧洞岭南TBM掌子面岩体高含量石英吸收微波能力差、黑色极性矿物颗粒小，岩体微波劣化效应不显著，必须通过钻孔植入黑色极性矿物，增强岩体微波劣化效应；等离子体破岩方法采用超高电场密度能够产生显著的电力作用和热能破岩效果，可以将刀盘滚刀作为电极进行设计；火焰炬切割技术简单、易操作，但必须采取人工降温和热屏蔽措施；超高压水射流和钻孔超强劈裂破岩方法适用于掌子面岩体强度大于400 MPa, TBM掘进每日进尺小于1 m的工况。