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。     

板岩区初始地应力场优化反演研究

初始地应力场是地下工程设计施工的初始条件,在工程建设中通常采用现场测量与数值反演相结合的手段确定.为了提高板岩区多元线性回归反演初始地应力场的计算精度,建立了一种随埋深和地形起伏变化的梯度位移边界条件,并选用横观各向同性弹性本构,用多元回归分析法进行板岩区初始地应力场的计算分析,并对板岩层面特性变化对板岩区地应力场分布...     

高地应力条件下围岩破损区岩体力学特性研究

利用细观损伤力学的基本原理,建立了高地应力区围岩稳定分析的细观损伤力学模型,对围岩破坏全过程进行了分析模拟。引入等效模型的概念,对破损区域内围岩在破坏前后分别建立等效模型,进行数值力学试验,根据试验得到的力学特性曲线,对围岩开挖破碎带岩体主要力学参数（强度、变形模量等）随施工过程的变化规律进行了深入的定量研究,得到了岩体主要力学参数的变化数值,为岩体稳定分析和结构设计提供了可靠的依据,同时也进一步明确了开挖后围岩扰动区域的划分标准。     

护目镜式水闸结构及稳定分析

针对护目镜式水闸上部结构特殊、受力条件复杂致使对其进行结构及稳定分析难度较大的问题,以山东省某护目镜式水闸为例建立了三维有限元数值模型,采用ANSYS软件计算了闸室段各部位及基底的应力状况,得出拱形桁架及闸门槽部位承受拉应力较大,配筋及实际施工过程中应予以重点关注。同时对护目镜式水闸的安全稳定性进行了评价,指出护目镜式水闸是一种安全新颖的水闸型式。     

基于BIM技术的水工隧洞施工进度仿真研究

针对目前水工隧洞施工仿真模型与三维软件结合不足和未实现完整的仿真模拟2个问题,基于BIM技术开展水工隧洞施工进度仿真理论与施工进度4D化技术的研究。首先基于CATIA建立水工隧洞的三维参数化模型;再结合水工隧洞施工特点和仿真原理,建立水工隧洞施工仿真模型;最后提出水工隧洞4D实现框架。通过以上方法实现了水工隧洞施工进度的查询和施工信息的展示。实践证明,基于BIM的水工隧洞施工进度仿真模型可以实现施工进度的计算和施工强度的查询,以提高工程建设过程中的管理水平。     

基于结构安全的水工隧洞施工仿真系统研究

水工隧洞施工情况复杂,目前的施工仿真计算大多只考虑开挖而缺乏衬砌和灌浆因素,故没有体现隧洞完整的施工过程;施工动态仿真一般根据仿真结果采用预制动画的形式实现,其实现过程复杂,模型不易修改,隧洞施工过程中结构状况例如围岩稳定、锚杆等支护的安全难以直观地确定。考虑隧洞施工各个工序结合系统仿真的方法,调用开挖、衬砌及灌浆的CYCLONE模型得到更为准确的进度计划,基于BIM技术实现施工动态可视化。针对目前较少涉及隧洞结构安全与进度计划耦合仿真,提出基于映射概念与反馈技术的隧洞施工期结构安全仿真方法,基于二次开发技术与数据库技术,采用VB.NET+PYTHON语言编制了一套水工隧洞施工仿真系统,实现与工程施工进度相结合的结构安全判断,为工程师提供良好的数据支持。     

基于垂直水力梯度的水封石油洞库补水控制研究

研究了水封石油洞库的补水控制,根据垂直水力梯度的判定准则,给出了洞库安全运行时的最小水幕超压。通过监测洞库周围由于施加人工水幕产生的水压,分别计算出不同地下水位和水幕巷道高度洞库周边的垂直水力梯度,找出洞库安全运行时的最小水幕超压,并研究水幕设计参数对最小水幕超压的影响,将其应用于某地下水封石油洞库工程。计算结果表明:当地下水位至洞库顶部的距离小于70 m时,需根据水幕钻孔的高度、间距设不等超压的水幕,该成果可为洞库安全运行提供重要依据。     

高地应力区隧洞开挖效应动态仿真分析

高地应力下的隧洞开挖过程中，围岩将产生动态的变化。以锦屏二级水电站引水隧洞为例，采用非线性三维有限元法。对其动态开挖过程进行了仿真模拟，分析开挖后的围岩应力分布与变化规律、变形规律与特征以及塑性区范围，为合理设计和施工安全提供依据。     

基于遗传算法的深埋隧洞外水压力反分析

外水压力是富水区深埋隧洞衬砌结构承受的主要荷载,其取值的准确性直接关系到隧洞设计与施工的安全,根据西南某工程的钢筋应力等监测数据,基于遗传算法,利用FORTRAN语言对通用有限元软件ABAQUS进行了二次开发,编写了遗传算法及其与ABAQUS的接口程序,对引水隧洞衬砌结构承受的外水压力进行了反演分析,得到了外水压力取值,并与实际地勘资料提供的数据进行比较。结果表明,实测值与反演值相近,且均小于正演值,安全性能够得到保证,说明原有计算模型的外水压力初值具有一定的合理性。可见遗传算法用于隧洞的外水压力反演是可行的。     

阻抗长廊式调压室围岩稳定与支护结构优化

阻抗长廊式调压室一般规模较大,其作为一种典型的水电站地下建筑物,受地质条件及人工开挖支护方式的影响很大。以黄金坪水电站调压室为例,利用FLAC3D软件对洞室开挖和支护过程中的围岩稳定性进行研究,根据应力和应变的变化情况,提出相应的支护方案并进行模拟分析。结果表明,所提方案合理,可为工程支护设计提供理论依据。