水電站地下廠房開挖模擬分析及安全評價.pdf

1、我國已經成為世界水電建設的中心，而未來十年我國的水電建設任務依舊十分繁重。在水利工程的大力建設中，地質條件將更加復雜多樣化，水電站地下廠房群的圍巖更加復雜多變，對地下廠房洞室開挖過程中的圍巖穩(wěn)定性分析越來越必要。有效利用水電站的監(jiān)測資料和有限元的計算結果，提出合理的安全評價方法，不但可以讓同類工程在今后的建設中得到經驗借鑒，而且對水電站的正常運行可以提供有益的參考。
　　 本文對水電站的監(jiān)測數據進行了統計分析、回歸分析和預測分析

2、；然后結合水電站的圍巖地質情況，廠房的圍巖尺寸模擬了水電站地下廠房開挖的全過程，施加水電站運行時的外部荷載，作用于開挖完成后的圍巖，得到該水電站有限元分析的初步結果；最后結合水電站的監(jiān)測數據和有限元計算結果，運用模糊數學的知識做出安全評價。其主要的成果如下：
　　 (1)分析了某抽水蓄能水電站的監(jiān)測數據，得出該電站的主廠房及主變室圍巖變形觀測的總體規(guī)律，即位于廠房頂拱或上部的巖體內部位移較小，位于廠房下部的巖體內部位移較大，主變

3、室的圍巖變形相對主廠房小。主廠房、主變室的巖體內部變形變化速率都很小，符合圍巖穩(wěn)定標準；主廠房與主變室錨桿應力總體規(guī)律也是上部小，下部相對大，數值基本穩(wěn)定。通過回歸分析得到溫度是影響圍巖變形的因素之一；在MATLAB中編制了相應的預測程序，預測分析了圍巖的變形趨勢，對比監(jiān)測結果，數據預測準確度較高。
　　 (2)利用ANSYS單元生死的模擬功能，實現了對該水電站地下廠房的開挖模擬，取得了一些合理的結果。模擬過程中著重分析了在自重

4、作用下圍巖產生的地層構造應力，然后分析了地層應力作用下圍巖的應力狀況及位移狀況。開挖完畢后，計算得出地下廠房圍巖在外荷載作用下理論的最大變形量達到12．5mm，位于山頂處，在母線洞附近的平均變形為11．1mm。計算得出理論應力值為壓43．9MPa，主要集中在開挖后的主廠房和主變室的臨空面。
　　 (3)基于有限元計算結果和監(jiān)測數據，本文提出了“擇優(yōu)理論”，并編制了相應的程序。采取該理論并選取圍巖關鍵點的位移值和應力值作為控制因子