基于ISM-SD的地下洞室群施工进度风险传递路径研究

针对水电工程地下洞室群施工进度风险存在传递问题,提出了基于解释结构模型(ISM)和系统动力学(SD)的地下洞室群施工进度风险传递路径分析方法。根据地下洞室群的施工特点,建立了地下洞室群施工进度风险指标体系;结合风险传递机理,运用解释结构模型分析风险因素间传递关系,建立了风险因素传递矩阵,并总结归纳出风险因素关系对照表,通过系统动力学分析风险因素间传递路径,揭示了施工进度风险传递路径网络;集成ISM-SD构建了地下洞室群施工进度风险传递路径分析模型,并结合西南地区某大型水电站地下洞室群工程进行分析。结果表明,该方法可有效识别施工进度风险重要因素和关键传递路径,为地下洞室群施工进度风险管理提供了决策依据。     

抽蓄电站地下施工洞室通风系统仿真与改进研究

抽蓄电站地下施工洞室通风质量决定洞室内产生的有毒有害气体能否有效快速排出。文章基于RNG k-ε湍流模型,建立了抽蓄电站地下施工洞室通风系统的数值计算模型,使用Fluent数值模拟软件对施工工况下的金寨抽蓄电站地下洞室全厂通风系统运行时的流体流动特性进行仿真计算。通过现场实测数据对模型可靠性进行了验证。在此基础上,针对目前的通风系统提出改进方案,并进行仿真试验,根据仿真结果给出通风改进建议,为抽蓄电站地下施工洞室的通风系统设计和安全施工提供帮助。     

乌弄龙水电站运行期岩壁吊车梁稳定性预测分析

为预测乌弄龙水电站运行期岩壁吊车梁的稳定性,依据乌弄龙水电站地下厂房岩壁吊车梁原型监测数据,分析岩壁吊车梁在洞室群开挖卸荷过程的围岩应力、变形及锚杆应力特征;运用三维整体数值模拟进行反演及动态反馈分析,仿真计算岩壁吊车梁运行期变形及应力特点;通过原型监测和仿真模拟,评估岩壁吊车梁的安全稳定性。预测结果表明,岩壁吊车梁能安全运行,与实际运行情况一致。研究成果可为同类工程提供参考。     

某抽蓄电站地下厂房洞室群开挖支护过程中围岩稳定性分析

某大型抽水蓄能电站的地下厂房洞室群结构复杂,地质结构特殊,安全问题突出,需评价其在开挖支护过程中围岩的稳定性。为此,采用弹塑性有限元法,建立三维模型,使用自编程序Gehomadrid,根据开挖方案,通过不断调整模型中单元的存在状态,真实、有效地模拟了开挖支护过程,得到了开挖支护过程中围岩位移、应力、塑性区以及支护受力等结果。研究成果可为该工程设计、施工提供指导意见,也可为同类工程提供参考。     

某水电站大型地下洞室群围岩支护模拟分析

针对某水电站大型地下洞室群中大跨度、高边墙等因素对围岩稳定性的影响,采用有限差分法建立了大跨度、高边墙地下洞室群的三维计算模型。通过对比无支护与支护条件下的数值模拟结果,研究了支护对围岩应力、位移及塑性区分布的影响。结果表明,在开挖形成大跨度、高边墙的过程中,洞周围岩位移、应力值受影响显著,塑性区分布范围较大;施加支护后,洞周围岩变形减少了约23%,围岩变形得到了有效控制;应力集中和围岩塑性区分布范围均有所减小。     

基于地质和监测资料的地下洞室数值仿真模型概化分析

以某水电站大型调压井工程为研究背景,从介质类型、初始地应力场、主要结构面、地下水等方面进行概化分析,建立三维数值计算模型进行洞室施工模拟,分析了施工过程中围岩应力和位移的变化和分布规律,将计算位移与实测位移进行对比分析,得出一些有意义的结论。研究表明,工程区的计算本构模型和初始地应力场均对围岩的稳定性造成一定的影响;洞室施工期围岩较稳定;该水电站大型调压井工程选择弹塑性本构模型并施加构造应力场进行施工期数值模拟计算,更加接近真实的工程区围岩特性,可为其它相关工程问题的数值计算提供参考。     

地下厂房围岩稳定性分析及支护方案优化

基于工程实际与设计方案,构建了甘肃省讨赖河三道湾水电站地下厂房洞室群的三维有限元模型,采用弹塑性有限元法计算模拟了洞室分步开挖及支护过程,分析了有无系统锚杆支护工况下围岩的应力状态及洞室变形,论证了锚索支护的必要性,并对锚杆长度设计方案进行优化.计算分析表明,系统锚杆明显改善了开挖围岩的变形与稳定性,该法可行、合理,可供借鉴.     

考虑围岩稳定性评价的引水隧洞施工过程仿真系统

根据施工过程中的围岩稳定情况确定出合理的施工进尺并实时可视化评价结构安全状况具有重要的工程意义。首先利用BIM建模软件建立三维基础模型,通过对建模软件进行二次开发并结合系统仿真原理得到引水隧洞施工进度;其次将几何模型转换为数值计算模型并建立进度数据库与引水隧洞数值模型之间的映射关系,通过有限元分析围压系统的安全状况,根据不同进尺下的进度计算及围岩稳定分析结果,合理选择施工进尺;最后基于Python+VB.net混合编程技术编制了引水隧洞施工进度与围岩稳定安全仿真系统。工程应用表明,该系统将隧洞施工进度、支护体系与围岩稳定性进行结合,可为合理制定施工计划及施工现场控制提供可视化技术及数据支持。     

虚拟现实技术在数字流域中的应用初探

论述了虚拟现实技术在数字流域中的应用．详细描述了三维模型的构建、数学方法实现水体的仿真和交互式可视化仿真系统的设计和实现。结果表明．交互式可视化仿真系统形象地虚拟了流域内的各种地形场景、水电站及其他重要水工设施．对于实现三维漫游、空间信息查询和洪水淹没分析具有重要的作用。     

裂隙岩体渗流作用下地下洞室围岩稳定性分析

针对传统的考虑外水荷载的围岩稳定性计算方法难以定量评价地下工程的围岩稳定状况的问题,结合卡里巴水电站的工程实例,采用三维弹塑性损伤有限元数值计算方法,分别在无支护开挖、无渗流锚固支护开挖、有渗流锚固支护开挖三种工况下,定量分析并评价了地下洞室群围岩的稳定状况。结果表明,分期锚固支护开挖可确保洞室围岩稳定,裂隙岩体渗流对地下洞室围岩稳定影响较大。可见裂隙岩体渗流—弹塑性损伤计算方法可定量评价围岩稳定状况,为地下厂房设计、施工及安全运行提供了参考。     

坝体地基库水体系的动力有限元分析及其应用

基于动力有限元理论建立了坝体地基库水体系的数值模型,分析了库水和地基联合作用对结构动力响应的 影响,探讨了计算过程中涉及的动力响应输入和地震波处理等相关问题,并以某水电站岸坡坝段为例,比较了坝 体地基库水模型与传统附加质量无质量地基模型的地震响应结果。结果表明,与传统附加质量无质量地基模型相 比,坝体地基库水模型的位移和应力均有较大的降低,可为设计安全储备提供参考。     

水电站进水塔结构抗震性能评估

水电站泄洪洞进水塔作为地下隧洞的首部结构,其安全性关系到整个水电站的安全和效益。采用大型三维有限元程序ANSYS对某水电站泄洪洞进水塔结构进行了抗震分析,计算分析了进水塔结构的自振特性,通过反应谱法计算了在顺水流方向、垂直水流方向和竖直方向地震共同作用下进水塔结构的动位移、动应力分布等动力响应情况,并将动力计算结果与静力计算结果进行叠加,评估了进水塔结构抗震性能。结果表明,进水塔结构的变形与强度均能满足要求,但其抗震薄弱部位应力较大,在结构设计时需采取特殊措施以确保塔体结构的安全。     

阿海水电站厂房结构抗振分析

以阿海水电站厂房结构为例,采用定性判别和定量分析两种方法评价了厂房结构抗振安全性,首先分析计算了主、副厂房及楼板等局部结构的自振特性,然后分析了3种潜在振源(机械、电磁、水力)的频率特性,并按共振校核法对厂房结构抗振安全性作出了定性判别,最后将机组水力激振作用下的厂房振动简化为简谐振动系统,采用逐步积分法定量计算了厂房结构的动力响应,所得结果可为厂房抗振设计提供参考。     

运用轨迹灵敏度的水电系统动态安全分析

提出了基于轨迹灵敏度的方法来研究水电系统参数及初始运行状态不确定性对水电系统动态安全的影响。研究建立水机电联合系统动态模型及其轨迹灵敏度模型,通过水电系统动态过程对其控制系统参数及初始运行状态的灵敏度来分析其参数及初始运行状态对整个水电系统动态过程的影响．提出对系统安全运行较大的参数及初始运行状态特点、参数的安全调整范围。     

大型水电站地下厂房结构动力特性研究

以某在建大型水电站地下厂房结构为例,建立了地下厂房结构的三维有限元计算模型,全面分析了不同的边界条件、风罩形式、材料下的机组支承结构的自振特性并进行了共振校核,采用谐响应法计算结构的动态响应,对最大振幅进行了校核。结果表明,该模型为地下厂房结构的优化设计、改进抗振特性及确保机组安全运行提供了理论依据。     

上游水电站初期导流条件下下游水电站施工导流风险分析

上游水电工程初期导流围堰库容较大时,其调蓄削峰作用改变了施工洪水过程的天然属性。基于"大库-小库"梯级导流系统的独特性,建立上游水电站初期导流条件下施工导流风险数学模型。综合考虑施工洪水过程、水位库容、泄流能力不确定性,采用变倍比放大法模拟施工洪水过程,利用Monte-Carlo方法耦合各风险要素估计下游水电站施工导流风险。以西南地区某流域梯级水电工程为例,分析结果表明,风险模型及计算方法是有效的、适用的,并通过敏感性分析量化了各随机参数对导流风险的影响程度,为梯级导流方案的优化设计及风险决策提供了重要依据。     

面向设备的水电站辅机系统建模方法研究

针对水电站辅机系统设备多、过程复杂的特点,提出了一种面向设备的水电站辅机系统建模方法,首先将水电站的生产过程层次化并将仿真对象分解成不同层次的基本组成单元,将具有相似功能属性的基本单元抽象成元件类,基于agent原理对元件进行建模,并建立了能够主动实现功能的标准元件结构,令元件能够主动的响应外界的事件触发并实现元件之间的信息交互;最后按照仿真对象的实际构成通过元件的交互接口组合成设备,令辅机系统的动态过程以功能涌现的形式反映。该方法在龙滩水电站仿真培训系统中得到了应用,不仅完整再现了水电站辅机系统的工作原理及其在水电站安全生产中的作用,且响应和效果逼真,提高了培训效果。     

锦屏一级水电站右岸导流洞衬砌破坏特征三维数值模拟

针对锦屏一级水电站右岸导流洞衬砌结构开裂、破坏现象,基于锦屏一级水电站右岸地下厂房和导流洞地质资料,建立了三维地质概化模型,利用三维数值模拟方法模拟了其破坏机制,分析了右岸导流洞衬砌结构破坏的成因。结果表明,右岸导流洞所赋存的地质环境是其开裂破坏的基本条件,复杂的受力条件和受主厂房持续开挖卸荷的影响以及副厂房端墙和导流洞之间岩柱应力场发生过大规模持续地叠加调整引起持续重复地扰动是其开裂破坏的主要原因,为导流洞加固设计提供了技术支撑。     

大型贯流式水轮机组安装技术及可视化

贯流式水轮机是开发低水头水能资源和潮汐能的最佳机型,文章结合我国南方某贯流式水电站的建设,介绍了大型贯流式水轮机组结构特点和安装技术,用3Ds max实现了贯流式水轮机组安装工艺的可视化,对同类机组的安装有指导意义。