瀑布沟水电站泄洪洞出口段开挖变形及稳定性非线性有限元分析

摘要

该文的主要工作:(1)基于工程的地质CAD剖面图形,建立二维有限元网格图,利用AutoLISP和Fortran语言开发二维有限元前处理优化程序,实现二维有限元网格节点的自动编码、点差优化排序,和网格单元编码和材料信息的自动生成,使复杂工程中有限元计算前处理的功效得到较大的提高.(2)分析计算了施工开挖前围岩的应力情况和自然边坡稳定性;(3)在边坡进行支护和不支护、分级开挖无衬砌和有衬砌等各种工况下,分别计算围岩、边坡稳定性和结构安全性,并对支护方案作出评价;(4)在运行、检修和地震工况下,对比分析衬砌厚为1.5m、2.0m时围岩稳定性、结构安全性,推荐衬砌厚度方案.(5)将Ⅳ类围岩指标改为Ⅴ类围岩指标作力学参数敏感性分析.通过综合分析,建议在泄洪洞开挖前,先期进行岸坡加固,同时,在泄洪洞分级(步)开挖过程中,及时作好一次喷锚支护,在上半洞喷锚支护完成条件下进行下半洞开挖,有条件时尽可能及早进行二次砼衬砌.该文研究成果已得到工程应用.

目录

文摘

英文文摘

第一章概论

1.1论文选题的依据及意义

1.2隧洞稳定性研究的现状

1.2.1结构力学计算方法

1.2.2弹性力学计算方法

1.2.3岩石力学数值分析方法

1.3论文主要的研究工作和主要的技术路线

1.3.1有限元二维网格信息自动生成技术

1.3.2瀑布沟水电站泄洪洞出口段稳定性的主要研究内容

第二章非线性有限元基本理论及计算方法

2.1含节理裂隙岩体计算模型

2.1.1沿优势裂隙面方向定向破坏条件

2.1.2沿非裂隙面方向破坏准则

2.1.3软弱结构面非线性分析模型

2.2稳定性评价方法

2.3卸荷岩体开挖计算模拟方法

2.2.1开挖模拟的方法

2.2.2开挖释放荷载计算方法

2.4二维有限元网格信息获取优化技术

2.4.1有限元前处理的国内外研究现状

2.4.2程序的基本假设和思路

2.4.3二维有限元网格信息优化程序的基本组成

2.4.4在本工程上的应用

2.5三维非线性有限元分析程序

第三章泄洪洞出口段开挖非线性有限元计算模型

3.1基本资料

3.2泄洪洞出口段工程地质条件

3.2.1地质条件

3.2.2工程地质评价

3.3非线性有限元计算模型的建立

3.3.1计算范围及结构离散、基本资料

3.3.2泄洪洞分级开挖程序

第四章泄洪洞出口段有限元静力稳定性分析

4.1天然边坡的应力分布和稳定性

4.1.1施工开挖前围岩及边坡应力状态

4.1.2施工开挖前围岩及边坡点安全系数分布

4.1.3施工开挖前围岩及边坡破坏区分布

4.2分级开挖过程中天然边坡及围岩的变形和稳定性

4.2.1第一级开挖稳定性分析

4.2.2第二级开挖稳定性分析

4.2.3第三级开挖稳定性分析

4.3检修和运行工况下隧洞衬砌时稳定性分析

4.3.1检修工况下围岩及边坡的变形特征

4.3.2检修工况下围岩及边坡应力状

4.3.3检修工况下围岩及边坡点安全系数分布及破坏区分布

4.3.4运行工况下围岩及边坡的变形特征

4.3.5运行工况下围岩及边坡应力状态

4.3.6运行工况下围岩及边坡点安全系数分布及破坏区分布

4.3.7衬砌应力状态

4.4本章小结

第五章泄洪洞围岩力学参数的敏感性分析

5.1天然边坡参数敏感性分析

5.2分级开挖参数敏感性分析

5.2.1第一级开挖参数敏感性分析

5.2.2第二级开挖参数敏感性分析

5.2.3第三级开挖参数敏感性分析

5.3检修和运行工况下参数敏感性分析

5.4本章小结

第六章瀑布沟泄洪洞地震动力分析

6.1瀑布沟泄洪洞地震动力分析

6.1.1地震反应有限元分析计算原理

6.1.2瑞雷阻尼比例系数α和β的确定

6.1.3计算模型及计算参数

6.2泄洪洞出口段动力计算成果与分析

6.2.1地震作用下的位移

6.2.2地震作用下的速度

6.2.3地震作用下的加速度

6.2.4地震动应力

6.2.5地震作用下的破坏区分布

6.2.6地震作用下的衬砌内力

6.3本章小结

第七章结论

参考文献

硕士研究生期间科研成果简介

声明

致谢