泄洪放空洞进水口不同布置型式围岩稳定性及结构优化研究

摘要

随着我国水电建设事业的发展，泄洪设施愈来愈大型化，其工程地质条件也愈加复杂化，泄洪设施的可靠与否往往成为影响整个工程安全运行的关键因素之一。
　　论文以黄河玛尔挡泄洪放空洞实际工程为背景，采用三维非线性有限元方法进行施工仿真分析以及结构优化等方面的研究，对进水口的优化设计、施工方法的确定具有重要的理论意义和工程应用价值。
　　论文首先针对目前所采用的设计施工方案，并结合实际的工程地质条件、结构布置以及施工措施，建立了较为合理的三维非线性有限元仿真模型；通过无支护和有支护两种条件下的围岩稳定性分析，探讨了具有不同进口型式的围岩稳定性，为进口段的设计选型提供了可靠的参考依据；通过设定不同锚喷支护方案，得到了围岩的位移场、应力场及塑性区的分布规律，同时还得到了支护结构的受力特征，如喷层中的应力分布、锚杆的受力状况等，为支护结构的优化提供了重要的参考依据；论文还研究了两种体型下考虑和不考虑灌浆工况的衬砌结构受力状况，也可为衬砌混凝土结构的设计提供有效参考依据。

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1 绪论

1.１研究背景与意义

1.2 国内外研究现状

1.3 本文的主要内容

2工程概况

2.1 工程概况

2.2 地质条件与现场

2.3 两种不同的进水口方案

3 三维非线性分析基本理论与模型建立

3.1 分析单元选择

3.2 分析区域与边界

3.3 三维有限元网格

3.4 荷载施加与模拟

3.5分析参数选取

4 放空洞进水口不同型式进水口比较研究

4.1 分析区域围岩初始应力场分析

4.2 施工期围岩关键块体分析

4.3无支护条件下围岩稳定性分析

4.4 有支护条件下围岩稳定性分析

4.5 本章小结

5 放空洞进口段锚喷支护结构优化研究

5.1 锚喷支护结构优化分析总体说明

5.2 不同锚喷支护方案围岩位移与位移场分析

5.3 不同锚喷支护方案围岩应力与应力场分析

5.4 不同锚喷支护方案围岩塑性区分布

5.5 不同锚喷支护方案喷层受力分析

5.6 不同锚喷支护方案锚杆应力与应力场分析

5.7 全面开挖与上下半洞台阶开挖对比分析

5.8 本章小结

6 放空洞进口段衬砌结构优化设计研究

6.1 不考虑灌浆不同工况下衬砌结构受力分析

6.2 考虑灌浆不同工况下衬砌结构受力分析

6.3 矩形方案衬砌结构不考虑灌浆各工况下受力分析

6.4 本章小结

7 结论

7.1 结论

致谢

参考文献