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本文以新疆布仑口-公格尔水电站工程为依托,目前该水电站发电洞现场主洞开挖揭露发现钻孔内最高温度达到100℃以上,该工程所遇到的地温之高和范围之广在国内外水电建设中实属罕见,高地温对施工方法、支护结构的内力与强度将产生怎样的影响,是一个亟需解决的工程问题与科学问题。
本文借助大型工程分析软件ANSYS,针对该实际工程中具体边界条件与工况条件,结合实测资料中分析的围岩温度和喷层应力以及喷层应变随时间的变化规律,反演围岩和喷层的热学参数,得出的主要结论如下:
1、在主洞内布置了两条试验洞,对1#试验洞进行围岩温度和喷层应力以及喷层应变的测量。分析总结试验结果,提出围岩温度、喷层应力和应变随时间的变化规律分为三个阶段通风段、过水段和放空段,揭示了通风、过水和放空检修三种不同工况下,围岩温度和喷层应力以及喷层应变的变化规律及其内在对应关系;
2、通过有限元数值模拟,对比分析考虑温度和不考虑温度对参数的影响下喷层的温度和应力变化,揭示了在本工程温度变化范围内围岩和喷层热力学参数的变化对喷层的温度和应力的影响及变化规律;
3、通过系统的仿真试验,对围岩和喷层的热力学参数进行敏感性分析,分析得到各参数对喷层的温度和应力变化的影响规律,根据各参数对喷层环向应力的敏感性精简反演的参数;
4、参考敏感性分析结果,利用试验洞实测结果,对围岩和混凝土喷层的热力学参数进行分阶段精细反演,根据反演确定的参数进行数值实验,并将数值实验和实测的围岩温度、喷层应力进行了对比分析,验证了反演参数的可靠性,并对喷层过水时受力进行了预测。