大型水电站隧洞开挖施工的三维数值模拟研究

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随着我国水电站装机巨型化,隧洞大型化的发展,特大断面隧洞的出现对“地下工作者”提出了严峻的考验。隧洞作为水电站的关键部位,对水电站的导流、泄洪起着尤为重要的作用。但是国内外有关特大断面、大跨度隧洞的施工研究成果并不多,可借鉴的施工经验较少,大跨度的隧洞施工带有一定的盲目性。通过对大型隧洞开挖过程及开挖方法的分析,可以了解大型隧洞的位移场分布,这对保障施工安全、加快施工进度均具有十分重要的意义。本研究以一个具体水电站的导流洞为参考,建立其隧洞的几何模型,并应用ANSYS软件对其开挖过程进行了数值模拟,通过不同工况下的计算结果对大型隧洞开挖方法进行了分析。本文完成的主要研究工作如下:1、根据所选水电站导流洞的实际地质条件、断面大小,对隧洞开挖部位、隧洞周围岩体建立了三维几何模型,并将建好的三维模型进行了计算网格划分;2、利用ANSYS软件对隧洞周围进行了边界设定、参数选择、求解器选择等,对其计算网格模型进行了边界条件设置;3、对隧洞开挖过程进行了数值计算,并对求解收敛的结果进行后处理,得到了各个工况下隧洞开挖过程中岩体竖直方向和水平方向的位移场以及位移等值线分布,并分析了不同工况下隧洞周围位移的变化;4、通过对比和分析各开挖工况下隧洞的特征,获取隧洞关键部位的收敛变化信息,从而选择合理的施工方法。
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