某抽水蓄能水电站地下厂房区域初始地应力反演分析

抽水蓄能电站多采用地下厂房型式,初始地应力场是地下厂房工程设计和稳定性分析的重要依据。本文根据某抽水蓄能电站地下厂房区域地形地貌、工程地质条件以及实测地应力资料,分析了地下厂房区域地应力分布特征,并在此基础上建立了三维有限元模型,利用ABAQUS数值计算软件对地下厂房区域地应力场进行了反演分析,获得了地下厂房区与初始地应力场分布。     

基于FLAC3D的多元线性回归法地下厂房初始地应力场反演重构

地下厂房初始地应力分布是影响厂房围岩稳定及工程设计的重要因素。根据某抽水蓄能电站地下厂房地应力实测资料及工程地质条件,建立有限元计算模型,基于FLAC3D计算了7种构造载荷下应力响应值,通过Matlab对地应力实测值与响应值进行了多元线性回归分析,实现了初始地应力场反演重构。结果表明,实测值与反演值复相关系数达0.982,反演模型精度较高;地下厂房水平主应力占主导地位,且NEE向主应力影响较大;重构地应力场最大压应力的方位角为72.9°～88.9°,与主厂房轴线夹角较小,表明地下厂房轴向选择较为合理。     

极限学习机在初始地应力场反演中的应用

针对BP网络收敛速度慢、网络结构难确定、过拟合等缺点,提出将极限学习机(ELM)应用于区域地应力场反演计算中。利用FLAC3D软件进行正分析平衡计算,以实测点处应力值为网络输入,边界条件和岩石力学参数为网络输出,建立ELM反演模型。将该模型应用于某水电站地下厂房区地应力场反演分析中,计算结果与实测应力值拟合较好,说明该模型简单、实用,具有良好的泛化性和反演精度,可满足工程设计要求。研究成果为初始地应力场的反演计算提供了一种新思路。     

洪屏抽水蓄能电站地下厂房区初始应力场回归分析

介绍了初始地应力场回归分析的理论,提出了综合利用ANSYS、FLAC3D和FORTRAN三种工具求取地下厂房区三维初始地应力场的方法。以洪屏抽水蓄能电站为例,建立了地质概化计算模型和多元回归模型。通过多元回归分析求出了最优回归系数。计算表明,实测点的计算应力值与现场实测值接近,经过回归得到的地应力场是合理的。计算方法和计算结果为电站地下厂房区开挖模拟及稳定性分析提供了科学的依据。     

玉龙喀什水利枢纽工程地下厂房围岩稳定分析

新疆和田玉龙喀什水利枢纽工程地下埋藏式厂房面临高地应力、大跨度开挖,工程区岩石饱和抗压强度偏低,软化系数偏大,薄层状片理发育,地下厂房距离大坝较近,水库蓄水后外水压力增大,且在施工期及运行期不可控因素较多。高地应力对厂房边墙变形影响较大,为确保计算成果的可靠性,先进行地应力反演,使得反演成果与实际地应力场相接近,再进行施工开挖仿真分析。综合判断围岩的变形规律、应力状态、塑性区分布等,发现在无支护条件下局部区域受力特性及稳定性差,但地下厂房洞室群围岩总体上基本稳定。研究成果可为类似工程提供借鉴。     

五岳抽水蓄能电站地下厂房初始地应力反演及围岩稳定性分析

河南五岳抽水蓄能电站地下厂房洞室群结构复杂，主厂房最大跨度26.0 m,高55.1 m,为大型地下洞室。岩体结构面发育，强度低，断层f₁贯穿三大厂房，安全问题突出，需分析其开挖后围岩的稳定性。为此，使用FLAC^3D程序建立地质模型，采用BSA-BP神经网络反演计算了该区的初始地应力场，而后进行地下厂房开挖的模拟计算，分析了围岩应力场、位移场及塑性区发育分布规律，结果表明地下厂房洞室群围岩基本稳定，但在断层发育部位及母线洞两端存在局部变形破坏的可能。研究成果可为该工程设计、施工提供指导，也可为同类工程提供参考。     

基于FLAC3D和粒子群优化算法的初始地应力场反演

针对岩体初始地应力场反演分析需采用多次正向计算、效率较低、优化程序与正向数值计算程序需大量耦合等问题,利用FLA3D内嵌的FISH语言将FLAC3D正向数值计算与粒子群优化算法相结合编写了程序,以山东文登抽水蓄能电站地下洞室的初始地应力场为例,分析了反演的整个过程.结果表明,该法简单易实现、收敛速度较快,精度较高,为岩体初始应力场的反演提供了一种新思路.     

高地应力区水电站地下厂房分期开挖围岩稳定分析

根据某水电站地下厂区所处的地质环境,对初始地应力进行了反演分析,得知该场地为中高地应力场.在此基础上,根据地下厂房的布局及开挖顺序,采用FLAC3D软件建立了整体三维计算模型,对分期开挖过程中洞周的应力场、位移场和破坏区的分布规律进行了分析.结果表明,给定的开挖顺序和支护条件较有效地限制了围岩的破坏区发展和变形,改善了围岩的应力状态;但围岩条件相对于高地应力场来说较弱,深部开挖扰动难以控制,建议在局部位置应加强支护.     

兰州水源地工程超长输水隧洞初始地应力反演研究

兰州水源地工程输水隧洞全长31.29km,沿线地质条件复杂。为准确获得该超长输水隧洞沿线的初始地应力场分布情况,分别采用多元线性回归方法(方法1)和粒子群-神经网络智能反演方法(方法2)开展了初始地应力场研究。结果表明,兰州水源地工程输水隧洞沿线地应力属中等地应力场,以水平构造应力为主,埋深较大时(380m)逐渐转变为以自重应力场为主;两种方法所得地应力值均与实测值相近,方法2的计算精度较方法1高,但计算量约大4倍,因而大范围地应力估算时方法1具有计算量小、精度足够的优点,而局部范围地应力估算时方法2精度更高、效果更好。     

基于FLAC及神经网络的初始地应力场反演

分别采用RBF网络和BP网络，利用FLAC进行正分析计算。依据测点的应力数据反演了计算区域的初始地应力场。结果表明，在样本数量相同的情况下，RBF神经网络反演分析的精度以及学习、收敛速度均优于采用BP网络的反演算法。     

蒲石河电站地下厂房排水降渗安全运行分析

为将渗漏水控制在主副厂房等洞室外,蒲石河抽水蓄能电站地下厂房采用外围排水及内部排水两套排水体系,但在电站竣工后,地下厂房和周边的排水廊道一直存在渗水现象,部分区域渗水量较大。为此,结合目前的堵排防渗结构,研究了渗漏水的变化特点,并通过环境量同位素检测方法查找渗水来源,分析评价了在现渗流场下洞室围岩的外水压力和变形情况。结果表明,防渗排水结构设计合理,在阻截渗漏水、降低渗透压力上效果明显,厂房洞室在现有渗流场下能安全运行。     

过渡季节抽水蓄能电站地下厂房排风设施布置方式数值模拟

抽水蓄能电站地下厂房通风效果对电站的安全高效运行具有重要意义。为研究内蒙古赤峰抽水蓄能电站地下厂房的通风效果,建立了地下厂房总排风机地上与地下两种布置方式的数值计算模型,通过与模型试验进行对比,验证了数值计算方法的可靠性。进而对比研究了总排风机两种布置方式的数值模拟结果,发现地下式总排风机房布置方式对厂房内的空气流通驱动作用较大,沿程损失较小,与地上式总排风机房布置方式相比,排风效果更佳。     

高中间主应力下地下厂房高边墙围岩补强支护及效果评价

地应力高、岩石强度应力比低和中间主应力偏高是猴子岩水电站地下厂房的主要地质环境特征,且施工期高边墙围岩稳定性问题普遍、突出。结合开挖揭示的高地应力、围岩坚硬较完整和局部节理裂隙较发育等工程地质环境条件,在总结施工期围岩变形破坏特征和分析监测资料的基础上,研究了高中间主应力条件下地下厂房高边墙围岩补强支护措施,并对其效果进行评价。结果表明,补强支护处的边墙围岩变形速率减小,位移得到了收敛,说明支护合理、有效,为类似工程的围岩补强支护和安全控制提供了借鉴。     

文登市抽水蓄能电站三维渗流场的有限元分析

针对抽水蓄能电站工程区中众多地下洞室和排水措施影响下渗流场的复杂性问题,给出了求解有自由面渗流场改进的截止负压法、模拟高压隧洞子结构法、模拟地下厂房密集排水孔改进的排水子结构法等,并采用IDL语言编制了基于子结构法的三维渗流场有限元计算软件GWSS,计算了文登市抽水蓄能电站工程区复杂渗流场,研究了高压输水隧洞和引水管道下水平段的钢筋混凝土衬砌开裂状态下内水外渗及工程区复杂渗流场的分布特征。结果表明,在高压隧洞下水平段上部设置排水洞和排水孔幕的排渗方案,对衬砌开裂状态下高压渗水有显著排水降压作用。     

不同边界条件下抽水蓄能电站地下厂房地震动响应分析

随着抽水蓄能电站运行水头和转速的不断提高,边界条件对厂房结构震动影响问题日益突出。为此,以某抽水蓄能电站地下厂房为例,通过建立其有限元三维模型,利用振型分解反应谱分析方法分析了不同边界条件下厂房的抗震性能,研究了地震情况下四种不同边界条件下厂房主要结构的反应特性。结果表明,是否考虑围岩对地下厂房稳定性并无很大影响,顺河向地震荷载对厂房作用影响很小;考虑粘弹性边界条件对顺河向地震波有一定放大作用,不可忽略,而叠加后的总位移值相对无质量边界条件有一定比例下降,下部结构有一定比例上升。研究结果为厂房抗震结构设计与安全分析提供了依据。     

水电站厂房楼板自振特性研究

为分析某坝后式水电站厂房结构自振特性,开展现场模态试验和有限元数值模拟计算,并对比两种方法的差异性,同时探讨了厂房剧烈振动原因。结果表明,针对振动突出的局部区域,两种方法自振频率及振型基本一致,可认为数值计算结果真实可靠;数值计算中,除直接对结构整体进行模态计算和谐响应动力复核外,还可针对研究重点进行局部模态分析,以避免因整体计算而产生的频率及振型的掩盖现象。     

洪屏抽水蓄能电站地下厂房洞室群渗控措施效果评价

洪屏抽水蓄能电站地下厂房地质条件复杂,洞室较多,为检验现有的防渗排水措施的预期渗控效果,利用改进的节点虚流量法求解有自由面的无压渗流问题,采用改进的排水子结构法模拟排水孔,通过计算正常运行工况、降雨入渗、改变排水孔间距等控制性因素,分析了不同条件下地下厂房渗流场的工作状态。结果表明,现有的防渗排水系统合理,可达到预期渗控效果。     

基于点估计—有限元法的地下厂房开挖变形与扰动的概率分析

大型地下厂房沿轴线方向一般可达几百米,导致岩体材料参数存在一定的空间变异性,采用确定性参数取值必然导致分析结果与工程实际之间存在差异,影响厂房的围岩扰动和稳定性判断。对此,将点估计—有限元的概率分析方法应用到地下厂房围岩变形的概率分析中,研究岩体力学参数空间变异的概率处理方法对围岩稳定性的影响;通过分析围岩变形及扰动,提出了一种基于变形标准差的围岩开挖扰动敏感性判断方法。以某抽水蓄能电站为例,采用正态分布描述了围岩力学参数的空间变异性,进而设计了16种地下洞室群围岩开挖稳定性分析方案。结果表明,采用考虑岩体力学参数空间变异性的概率分析方法能够准确判断出围岩各部位可能的变形量值,为稳定性判断提供更准确的依据;基于提出的开挖扰动敏感性判断方法能直接描述围岩开挖形成的关键扰动区域,在研究案例的地应力和节理分布等地质条件下,开挖扰动敏感区域主要为高边墙处。