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第
卷第
期
年
月
水利与建筑工程学报
,
收稿日期:
修稿日期:
作者简介:郭 宇(
—),男(汉族),安徽合肥市人,工学硕士,主要从事水利水电工程勘测设计工作。
深覆盖高地应力水工隧洞围岩稳定及
支护结构优化有限元分析
郭 宇,王小军,潘旭东
(水利部新疆水利水电勘测设计研究院,新疆 乌鲁木齐
)
摘 要:结合工程实例,采用非线性有限元软件,对深埋高地应力花岗岩隧洞开挖及喷锚支护进行模拟
计算,分析了施工期、运行期及检修期围岩稳定及支护结构内力,给出了施工期、运行期及检修期围岩变
形及支护结构受力情况。对支护结构进行了优化计算,得出优化方式下,满足围岩稳定和支护结构的安
全要求。
关键词:引水隧洞;支护结构优化;非线性有限元法
中图分类号:
文献标识码:
文章编号:
—
(
)
—
—
NorlinearFiniteElementAnalysesforRockStabilityandSupportingStructure
OptimizationofDivertionTunnelinDeepandHighCrustalStress
,
,
(
XinjiangInvestigationandDesignInstituteofWaterConservancyandHydropower
,
MWR
,
Wulumuqi
,
Xinjiang
,
China
)
Abstract
:
,
,
,
,
,
,
,
Keywords
:
diversiontunnel
;
optimizationofsupportingstructure
;
nonlinearfiniteelementmethod
工程概况
某电站工程引水发电系统布置在左岸,采用一
洞三机联合供水的布置型式,电站共三台机组,设计
引用流量
,整个引水系统总长
,其中引水隧洞段长
。
桩号发
发
花岗岩洞段,
岩性为黑云母花岗岩,岩石坚硬完整,块状构造,构
造不发育,为
Ⅱ
类围岩洞段,该洞段具有深覆盖、高
地应力以及存在放射性超标的等不利地质现象,开
挖过程中有崩石、噼啪的崩裂声响情况,距现场了解
最大崩石块径约
,判断为中等岩爆,推
测到顶覆盖
洞段会发生中等
强
烈岩爆,地质条件较为复杂。
分析模型及参数选择
单元选择
围岩非线性模型采用
弹塑性模
型,采用六节点三角形单元模拟,运用
屈服准则
判断围岩开挖及初期支护的稳定性
[
]
。喷混凝土
层及衬砌混凝土层采用
梁单元,刚度矩阵
计算以横梁单元理论为依据。在此考虑所有的断面
参数如:基准面,剪切面和惯性力矩,此时剪切面和
基准面视作相同,该单元能反映喷射混凝土层轴力、
弯矩以及剪力。锚杆采用
单元库中的特有
的
单元进行模拟,该单元描述连续介质中锚
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