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三峡地下电站主厂房开挖变形特性分析

作　者: 王宗魁
导　师: 任大春
学　校: 长江科学院
专　业: 岩土工程
关键词: 围岩稳定性 变形 洞室群 分层开挖 弹塑性 相对高度
分类号: TV223
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
下　载: 75次
引　用: 1次
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内容摘要


地下洞室工程一般都是建在地下几十米甚至上百米深,且规模越来越大,空间布置越来越复杂,因此对围岩结构稳定性分析尤其重要,而影响结构稳定性的很重要原因是变形。本文基于非线性有限元理论基础,利用MSC.MARC有限元分析软件模拟三峡右岸地下电站洞室群的开挖,分析洞室应力变形规律。本文对洞室围岩稳定性及洞室群开挖相互影响的研究现状进行了系统地综述,详细描述了研究区工程概况与地质条件,介绍了弹塑性屈服理论、非线性有限元分析方法以及MSC.MARC工程应用软件。运用MARC有限元软件建立地下洞室平面应变模型,首先建立三个平行布置的平面应变洞室模型,通过调整间距,分析洞室群间距对洞室围岩应力变形的影响;其次,对地下电站主厂房进行一次开挖和分层开挖模拟,一方面对比分析不同开挖方案的优缺点,另一方面研究分层开挖时拱顶和边墙变形规律。收集三峡地下电站主厂房开挖实施过程中的岩体变形监测成果,与上述数值计算结果进行对比分析,说明上述研究成果的正确性。主要结论如下:1、地下洞室群的变形与各洞室之间的间距有关,当间距小于2倍洞径,变形开始迅速增大,说明本文条件下地下洞室群的影响范围为2倍洞径。2、一次成洞开挖与分层多次开挖相比,产生的应力大小和塑性屈服区均有所增加,但开挖产生的位移量有所减小,但总的来说这些差异不是很大。3、随着主厂房自上而下的逐渐开挖,地下洞室两侧边墙向洞室内变形,顶拱的垂直变形呈现先向开挖面沉降,后回弹并向上隆起的现象。4、地下电站主厂房边墙水平位移最大值在开挖初期发生在洞室顶角,相对高度为1.0,当开挖高程达到相应洞宽时,相对高度降至0.5,随着开挖的继续进行,相对高度逐渐减小,最终基本稳定于0.38。

全文目录


摘要  5-6
ABSTRACT  6-11
第一章 绪论  11-15
  1.1 选题依据及研究意义  11
  1.2 研究现状  11-14
    1.2.1 围岩稳定性  11-13
    1.2.2 群洞效应  13-14
  1.3 本文主要研究内容  14
  1.4 本章小结  14-15
第二章 研究区的地质条件及工程特点  15-23
  2.1 工程概况  15-16
  2.2 工程地质条件  16-21
    2.2.1 地形地貌  16
    2.2.2 地层岩性  16-18
    2.2.3 断裂构造  18
    2.2.4 岩体风化  18-20
    2.2.5 水文地质条件  20-21
    2.2.6 地应力  21
  2.3 工程特点  21
  2.4 实施过程中关心的重点问题  21-22
  2.5 本章小结  22-23
第三章 弹塑性屈服理论及有限元分析方法  23-40
  3.1 岩体屈服准则基本理论  23-30
    3.1.1 屈服准则  23-27
    3.1.2 流动法则和硬化规则  27-30
  3.2 有限元分析与计算方法  30-35
    3.2.1 非线性问题  30-31
    3.2.2 非线性有限元方程组的求解  31-34
    3.2.3 收敛准则  34-35
  3.3 MSC.MARC简介  35-40
    3.3.1 MSC.MARC程序介绍  35-36
    2.3.2 程序结构特点  36-37
    2.3.3 MARC分析过程的主要步骤  37-38
    2.3.4 利用MARC进行弹塑性分析  38-39
    2.3.5 本章小结  39-40
第四章 洞室群开挖效应研究  40-54
  4.1 计算模型  40-41
  4.2 重分布应力场  41-43
  4.3 塑性屈服区  43
  4.4 位移场  43-45
  4.5 洞室间距对围岩变形的影响  45-52
  4.6 本章小节  52-54
第五章 三峡地下电站主厂房开挖变形特性分析  54-69
  5.1 计算条件  54-55
  5.2 单个洞室开挖效应研究  55-65
    5.2.1 计算模型  55-56
    5.2.2 一次成洞结果分析  56-59
    5.2.3 分层开挖结果分析  59-64
    5.2.4 两种开挖方法计算结果比较  64-65
  5.3 顶拱及边墙变形特点分析  65-68
    5.3.1 顶拱变形特点  65-66
    5.3.2 边墙变形特点  66-68
  5.4 本章小结  68-69
第六章 三峡地下电站安全监测的实施  69-86
  6.1 主厂房变形监测情况  69-70
  6.2 监测工程内容及多点位移计的布置  70-72
  6.3 监测成果对比分析  72-85
    6.3.1 顶拱垂直变形比较  72-74
    6.3.2 边墙水平变形比较  74-85
  6.4 本章小结  85-86
第七章 结论与展望  86-88
  7.1 结论  86-87
  7.2 展望  87-88
参考文献  88-91
致谢  91

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中图分类: > 工业技术 > 水利工程 > 水工勘测水工设计 > 地基基础及其加固
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