掌于昶[1]2001年在《地下水电站厂房布置及结构设计分析研究》文中研究指明地下水电站是指引水道的绝大部分、调压井、压力管道、主厂房及其部分附属洞室、尾水洞等均位于地下的电站。 由于地形、地质、施工条件和枢纽布置的不同，地下水电站的布置型式也各不相同。根据地下厂房在输水道上的相对位置，地下水电站分为首部式、中部式和尾部式叁种。这叁种布置方式各有优缺点，在工程设计中要根据工程的地质、地形、施工等条件，通过技术经济比较加以选择。同时，厂房的埋深、厂房轮廓体形设计、围岩稳定和支护型式等都是非常重要的设计内容。本文的目的就是想通过对江口地下水电站厂房的设计研究进行总结来阐述地下厂房的一般设计方法以及在工程施工过程中如何灵活地根据现场情况进行调整。同时，对地下厂房的叁维有限元分析方法、结论分析等进行了详细论述。 江口水电站是重庆21世纪重要电力能源供应基地，是西部大开发的一项骨干工程，也是乌江支流之一的芙蓉江干流上最大的在建水电工程，目前该工程正在紧张的施工之中。 该水电站采用双曲拱坝、地下厂房设计方案，厂房埋深约120m，水电站的主要建筑物均修建于地下，整个地下洞室群错综复杂。 本文结合江口电站，从工程的角度对地下厂房的设计原则、设计重点进行了详细论述，对电站开发方式的选择，地下洞室群的布置特点，围岩的稳定性分析及支护方式选择以及岩锚吊车梁的设计方法进行了研究和论证。本文的观点和结论对地下厂房工程设计有着一定的普遍意义。
张殿双[2]2004年在《江口水电站地下厂房设计及围岩稳定分析研究》文中研究说明江口水电站是一座以发电为主的综合利用工程，是芙蓉江干流梯级开发中最下一级，工程所在位置距用电负荷中心重庆市区约130km，坝址控制流域面积7940km~2，多年平均流量152m~3／s，多年平均径流量47.9亿m~3，水库正常蓄水位300m，总库容4.97亿m~3，电站装机容量300MW，枢纽工程属Ⅱ等工程。该工程第一台机组已于2002年12月并网发电，第叁台机组也已于2003年10月并网发电。 江口地下厂房系统主要由主厂房、副厂房、母线洞、主变开关室、高压电缆洞、出线井、出线场、排风兼出渣洞、进厂交通洞、排水廊道等组成。 主副厂房全长103.25m，宽19.20m，高51.20m(最高处)。厂内布置了叁台100MW水轮发电机机组。主厂房上游边墙有3条内径为5.6m的高压引水支管，采用垂直厂房轴线进厂，间距17.50m。下游边墙(在母线洞下约16m)有3台内径为5.02m的尾水支管，正向出水，地下厂房埋深于约120m以下的灰岩和白云岩块体内，整个洞室群位于断裂、蚀变较少的地质构造块体中。 主变洞室平行布置在主厂房下游侧。主厂房与主变洞平行净距28m，主变开关室长72.20m，宽14.20m，高25.60m。出线井高113.50m，内径为9m，与地面220kV出线场相连。主厂房与主变洞之间在高程186.95m布置3条母线洞，断面为5.90m×6.75m，城门洞型，间距为17.50m。每台机组母线通过各自的母线洞与主变压器连接。在两大平行洞室的右端顶拱处均设有排风兼出渣洞，断面为8×6.5m。距两大洞室边墙约10m的四周均设有上下两层断面为2.5×3m的排水廊道。 本文结合江口电站，从工程的角度对地下厂房的设计原则、设计重点进行了详细论述，对电站开发方式的选择、地下洞室群的布置特点、围岩的稳定性分析及支护方式选择，岩锚吊车梁的设计方法提出了自己的看法。本文的观点和结论对地下厂房工程设计有着一定的普遍意义。
张华玲[3]2007年在《水电站地下厂房热湿环境研究》文中研究指明近20年来,已建、在建和拟建的许多巨型、大型水电站由于受地形地貌和其它各种因素的影响,许多都选择了地下厂房形式。由于深埋于地下的厂房被很厚的岩层所覆盖,室内的热湿环境对设备检修人员健康和机组设备的安全运行至关重要。本文首次对水电站地下厂房多孔围护结构的热湿传递过程、壁面热湿吸放过程和厂房室内热湿环境进行了全面系统的研究。多孔材料在一定条件下的热湿传递过程和热湿传递机理极其复杂,湿分传递受多种传输机理的作用,没有一种单一理论能概括某种多孔材料在所有条件下的湿传递过程,各国学者针对不同的使用条件发展了多种理论的热湿传递模型,本文在前人研究的基础上,提出了以相对于孔隙中饱和水分含量的相对湿度和温度为驱动势热湿耦合传递模型。模型考虑了水蒸汽和液态水的扩散迁移过程,能较为全面地描述湿分在多孔围护结构的实际迁移过程。特别是对水电站地下厂房中常见的贴离壁衬砌和离壁衬砌结构进行热湿传递计算时,湿度参数在边界处和多层墙体接触处是连续的,能直观地反映多孔材料的潮湿程度。多孔围护结构表面热湿吸放过程与室内温湿度参数相互影响、相互作用,准确计算室内热湿负荷必须考虑围护结构的热湿吸放,否则会带来一定的误差。本文建立了多孔围护结构表面热湿吸放过程的数学模型,模型中吸放热过程考虑了潜热热量。同时还针对地下厂房的边界特点,给出了确定地下厂房多孔围护结构远端边界厚度的方法。采用有限体积法对多孔材料热湿传递方程及控制条件进行离散,用数值方法求解多孔围护结构温湿度分布和壁面的瞬时热湿吸放量,采用FORTRAN语言编写了围护结构热湿传递计算程序,并用文献[41]给出的算例和重庆大学A区防空洞的测试数据对模型进行了验证。水电站地下厂房围护结构表面的热湿吸放一方面受室内热湿参数和空气流动速度的影响,另一方面受围岩物性及温湿度的影响。为方便工程设计人员,文中给出了水电站地下厂房远边界围岩温湿度在16℃~ 28℃、60%~80%范围,室内温湿度在通风空调系统控制调节下的常见波动范围,石灰岩无衬砌壁面月吸放热量、吸放湿量计算指标及月平均热湿吸放拟合公式。通过对云南大朝山水电站和重庆江口水电站地下厂房热湿环境的现场实测,初步掌握了实际运行工况条件下地下厂房的热湿状况,找出了水电站地下厂房通风空调设计存在的不足,为改进通风空调系统设计和运行调节提供了基础资料,将使往后的水电站地下厂房通风空调设计更为合理。并利用主厂房实测数据对本文给出的热湿吸放指标的可靠性进行了验证,同时也间接地验证了热湿传递模型的正确性。建立了考虑地下厂房围护结构表面热湿吸放作用的室内空气热湿平衡方程,结合多孔材料的耦合热湿传导模型和围护结构热湿吸放模型编制了热湿环境模拟程序。并对我国在建的第二大水电站,龙滩水电站地下厂房发电机层的热湿环境进行了模拟,通过对模拟结果进行分析,提出了水电站地下厂房暖通空调设计的新思想:将暖通空调系统设计目标由原来的以控制厂房热环境为主调整为以控制厂房湿环境为主。最后按这种新的设计思想,选用文中给出的水电站地下厂房多孔围护结构热湿吸放指标重新对龙滩水电站的通风空调系统进行了试验性设计和模拟,计算结果说明厂房热湿环境完全能满足机电设备安全运行的要求,新的设计思想可以在实际工程中尝试使用。
刘红燕, 张强勇, 林波, 于秀勇[4]2009年在《双江口水电站地下厂房洞室群稳定性分析》文中研究表明结合双江口水电站大型地下厂房洞室群工程,在厂区地质勘察资料的基础上,建立了厂区大型叁维地质概化模型,采用FLAC-3D有限元软件模拟了高地应力条件下地下厂房主要洞室开挖与支护过程中围岩应力和稳定状况,结果表明:开挖后,洞周位移总体量值不大,主厂房、主变室和尾水调压室3大洞室围岩塑性区没有出现贯通,洞周围岩松动区范围完全在锚索、锚杆的设计长度控制范围之内。
刘红燕[5]2009年在《双江口水电站地下厂房洞群的渗流稳定性计算分析》文中研究指明我国是一个水能资源非常丰富的国家,随着西部大开发战略决策的实施,我国已迎来了水电建设的高潮。建设大型地下水电站,需要进行大量的岩体开挖,必然涉及到地下水的渗流作用,由于地下水的入渗,岩体抗剪强度降低,重度增大,另外还承担渗透荷载,这些都对围岩稳定产生显着的不利影响。本文针对双江口水电站大型地下厂房洞室群的开挖稳定,根据业主提供的渗流条件和相关计算参数,系统计算分析了地下厂房洞室群在不考虑渗流(无渗流)、考虑天然渗流(无防渗排水设施)和渗流控制(加设防渗排水设施)条件下的稳定性,通过对无渗流、天然渗流和渗流控制叁种工况条件下的洞周位移场、应力场和塑性区变化规律的深入分析,获得了对工程设计和施工具有重要指导意义的结论和建议。具体计算分析成果如下:(1)无渗流条件下,开挖完成后,洞周变形朝向开挖临空面,边墙部位变形较大,以水平变形为主,拱顶下沉,底板回弹;洞周径向应力释放,切向应力增加;在主厂房、主变室和尾调室的拱顶、上下游边墙部位以及主厂房与母线洞、主变室与母线洞、主厂房与尾水廊道、尾调室与尾水廊道等洞室交叉部位出现程度不等的塑性区。(2)天然渗流条件下,由于地下水的渗流作用,洞周位移量值普遍增大,洞周径向应力进一步释放,切向应力进一步增大,厂区塑性区体积有较大的增加。(3)渗流控制条件下,由于防水帷幕和排水孔幕的渗控作用,洞周位移有效减小,切向应力有所减小,径向应力有所增加,厂区塑性区体积减少。(4)渗流控制条件下,采用拟静力法考虑地震影响,计算结果表明地震荷载对围岩稳定性的影响不大。(5)对比天然渗流条件和渗流控制条件下的计算结果可知:天然渗流作用下,由于渗透荷载的影响,相比无渗流条件,洞周位移量值和塑性区范围增大,洞周围岩应力分布状况趋于恶化。防渗排水的渗流控制条件下,由于防水帷幕和排水孔幕的渗控效应改变了地下水的渗流路径,减小了渗透荷载,洞周位移和塑性分布范围得以减小,围岩应力分布状况得到改善,渗流控制有效提高了围岩的整体稳定性。(6)计算表明:防渗帷幕和排水孔幕在降低地下水位、延长渗流路径、减少渗透荷载和增加围岩稳定等方面作用明显,因此在施工过程中应加强防渗优化设计和对渗控设施施工质量的有效监控和管理。(7)总体来说,双江口水电站地下厂房在目前的开挖方案、支护型式和渗流条件下,其洞室围岩整体是安全稳定的。
甘叁才, 王颂, 王雪波[6]2004年在《江口水电站地下厂房围岩稳定性研究》文中研究表明江口水电站采用地下厂房、主厂房布置于左岸山体内,由引水隧洞、尾水隧洞、地下厂房、主变室、母线廊道、电缆竖井及排水廊道等建筑物组成复杂的地下洞室群,因此地下洞室稳定是工程建设的关键技术问题之一。为查明地下洞室群的地质条件,开挖廊长380m勘探平硐,进行了断层、裂隙的测量统计和围岩分类,岩体、断层、软弱夹层及裂隙的物理力学性质试验,岩体的渗透性试验、岩体地震波测试、应力解除法叁维地应力测试等大量的勘察研究工作。对地下厂房围岩稳定性作出了评价:左岸地下厂房围岩稳定条件较好,局部不稳定块体通过支护处理后,洞室围岩稳定是有保证的。
王颂, 何沛田[7]2005年在《江口水电站地下厂房围岩稳定性研究》文中研究指明本文针对江口地下厂房地质情况,结合洞室围岩本身特性和影响围岩稳定的诸多因素,进行了洞室围岩的分类,并对地下厂房围岩稳定性进行了综合分析。
王颂, 何沛田[8]2006年在《江口水电站地下厂房围岩稳定性研究》文中研究指明重庆市芙蓉江江口水电站采用引水式地下厂房,是由许多建筑物组成复杂的地下空间结构,主厂房布置于左岸山体内,因此地下洞室稳定是整修工程建设的关键技术问题之一。电站地下洞室围岩以厚层灰岩、白云岩为主,夹少量页岩。洞室地应力以构造应力为主,其最大主应力方向与厂房轴线方向近垂直。根据地应力及山体地形地质条件,采用叁雏弹塑性有限元分析方法进行分析,拟合回归出计算模型所需的叁维初始应力场,并模拟开挖及支护方案,计算得出洞室周边塑性变形区、应力分布及位移。并进行了稳定分析,采用支护措施后地下洞室塑性变形开裂范围和位移及洞周应力均有减少,使室洞围岩稳定是有保证的。
张乾兵[9]2010年在《大型地下洞室群劈裂破坏现场监测和叁维地质力学模型试验研究》文中研究说明我国大型水电工程的地下洞室群大多处于高山峡谷中,洞址常位于初始高地应力场之中。随着地下洞群的规模、埋深和高地应力等的逐渐增大,脆性裂隙岩石中地下洞室在开挖过程和完成后将面临一系列复杂的非连续变形行为,对工程施工过程和长期稳定性造成严重的威胁。因此,本文以大渡河干流规划的22个梯级电站中游和下游的两座控制性电站为研究对象,采用现场监测、叁维地质力学模型试验和数值模拟的综合方法进行研究上述工程问题。瀑布沟水电站是大渡河流域水电规划中的下游控制性水库工程,也是装机规模最大的电站。在该电站地下洞群的施工期,采用可视性的观测方法(包括钻孔电视成像仪和数字式全景钻孔摄像系统)和以电阻率法为理论基础研制的形变电阻率观测系统进行了多次现场监测,得到了开挖卸荷后洞群间岩柱内多条裂缝带的分布和发展情况。为解决上述这些关键问题和研究围岩产生劈裂和张开性变形的机理和规律提供了基础资料。以正在规划设计中的双江口水电站地下洞群(设计埋深达600m、地应力高达38MPa)为研究对象,开展了大比尺叁维应力状态下的地质力学模型试验,在试验技术方面做了重大的改进,并开发和应用了许多先进的量测方法和技术：(1)完全实现了叁维应力状态的六面可施加主动荷载的模型试验系统；(2)在各主要加载面上新研制和布设了组合型的滚珠式滑动墙,大大减小了由于模型变形引起的摩擦力；(3)在制作模型时,采用了预制模型块和预留监测孔然后堆砌粘结成型的工艺方法,能较好地保证模型材料在力学性能上的一致性；(4)采用了数字照相变形量测技术和基于光纤Bragg光栅(FBG)的棒式位移传感器、并研制了以高精度光栅尺为传感器的微型多点位移计系统进行围岩变形量测；(5)实现了模型的施作注浆锚杆和预应力锚索的工艺技术；(6)完成了不同埋深条件下的超载试验,观察到洞室围岩在加载过程中的破坏形态和破坏过程。此外,采用FLAC3D软件开展了与模型试验对应的叁维数值模拟,将试验结果与数值模拟结果进行了对比分析。结果表明在高地应力区围岩存在非连续变形和劈裂破坏现象。
孙林锋[10]2009年在《不同地应力特征及不同屈服准则对地下洞室稳定性影响研究》文中进行了进一步梳理我国水利资源十分丰富,特别是西南地区,蕴藏着巨大潜力。近年进入规划和设计的西南水电站的建设,正在蓬勃发展。而这些工程多处在高山峡谷地区,电站厂房群采用地下开挖的方法是一个发展趋势。因此,地下工程的稳定性是一个重要的研究课题。地下工程围岩稳定性是一个多因素影响的问题,地应力是重要影响因素之一。本文采用数值分析软件FLAC~(3D),以双江口工程地下厂房洞群结构为主要背景,主要考虑了4个特征因素,即围岩主要力学参数、洞室埋深、水平向地应力侧压系数、厂房纵轴线与水平向最大主应力夹角这四个因素,采用边墙关键点位移、塑性区及围岩劈裂破坏判据的分析方法,开展多个因素影响下的数值分析,研究不同地应力特征对洞室围岩稳定性的影响。基于对各个因素的分析,在前人提出的边墙关键点位移预测公式基础上,提出在真叁维应力条件下的修正公式,使该公式能够预测真叁维计算模型的边墙关键点位移。对于厂房纵轴线与水平向最大主应力夹角这一因素,分别依据边墙关键点位移、塑性区体积、劈裂区体积最小的原则计算得到:在不同地应力条件下,最有利于洞室围岩稳定的最大水平主应力和洞室轴线夹角θ,即洞室轴线方位的最优选择。对FLAC~(3D)后处理方面的不足,以前人的FLAC~(3D)-Tecplot的后处理数据转换程序为基础,在该程序中添加了围岩劈裂破坏判据,实现劈裂区判别和数据转换的整合。在地下洞室稳定性分析时,岩石屈服准则的选取也是围岩稳定性研究的一个重要环节。本文以Zienkiewicz-Pande剪切屈服条件为基础,加入拉应力破坏屈服条件,建立基于Zienkiewicz-Pande剪破坏屈服条件和拉应力破坏屈服条件的复合本构模型。利用FLAC~(3D)的二次开发接口,在VC++7.1环境下,将Zienkiewicz-Pande复合本构模型程序化,并被FLAC~(3D)调用和计算。最后,分别采用开发的Zienkiewicz-Pande模型和FLAC~(3D)中自带的Mohr-Coulomb模型、内切圆锥Druker-Prager模型和外接圆锥Druker-Prager模型,对双江口水电站地下厂房洞室群开挖的围岩稳定性进行计算,对照各种围岩破坏指标,论证了不同屈服准则对洞室围岩稳定的影响,并验证了本文开发的Zienkiewicz-Pande模型的正确性和合理性。
参考文献：
[1]. 地下水电站厂房布置及结构设计分析研究[D]. 掌于昶. 大连理工大学. 2001
[2]. 江口水电站地下厂房设计及围岩稳定分析研究[D]. 张殿双. 河海大学. 2004
[3]. 水电站地下厂房热湿环境研究[D]. 张华玲. 重庆大学. 2007
[4]. 双江口水电站地下厂房洞室群稳定性分析[J]. 刘红燕, 张强勇, 林波, 于秀勇. 人民黄河. 2009
[5]. 双江口水电站地下厂房洞群的渗流稳定性计算分析[D]. 刘红燕. 山东大学. 2009
[6]. 江口水电站地下厂房围岩稳定性研究[C]. 甘叁才, 王颂, 王雪波. 西部水利水电开发与岩溶水文地质论文选集. 2004
[7]. 江口水电站地下厂房围岩稳定性研究[C]. 王颂, 何沛田. 第一届全国水工岩石力学学术会议论文集. 2005
[8]. 江口水电站地下厂房围岩稳定性研究[J]. 王颂, 何沛田. 地下空间与工程学报. 2006
[9]. 大型地下洞室群劈裂破坏现场监测和叁维地质力学模型试验研究[D]. 张乾兵. 山东大学. 2010
[10]. 不同地应力特征及不同屈服准则对地下洞室稳定性影响研究[D]. 孙林锋. 山东大学. 2009
标签：水利水电工程论文; 电力工业论文; 厂房论文; 应力状态论文; 水电站论文; 生态破坏论文; 新能源论文; 地质论文;