本文關(guān)鍵詞：泰山抽水蓄能電站地下洞室群安全穩(wěn)定性分析研究

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【摘要】：抽水蓄能電站是高效利用及配置能源的重要水電工程類型,地下洞室(群)的安全穩(wěn)定性對抽水蓄能電站系統(tǒng)的安全有效運行起到至關(guān)重要的作用。本文以泰山抽水蓄能電站為工程背景,運用理論分析、實驗研究和數(shù)值研究相結(jié)合的手段,對地下洞室群安全穩(wěn)定性進行深入系統(tǒng)的研究,取得若干重要研究成果。主要研究內(nèi)容有：1.室內(nèi)及現(xiàn)場實驗研究。本研究中對泰山抽水蓄能電站主洞室及右岸巖體進行取樣,開展了巖石單軸流變試驗,獲取了其流變特征。并基于試驗研究結(jié)果,提出了適宜表達本地區(qū)巖體流變屬性的流變模型以及模型參數(shù)。本研究中還對泰山抽水蓄能電站3#工作組輸水隧洞下平段、4#岔管和3#岔管段襯砌開展了地質(zhì)雷達探測。2.地下廠房穩(wěn)定性的關(guān)鍵塊體搜索及確定研究。對廠房區(qū)的斷層節(jié)理等地質(zhì)狀況進行統(tǒng)計分析,利用計算機程序分別繪制了廠房區(qū)節(jié)理裂隙、斷層及巖脈的走向玫瑰花圖及赤平極點圖,用概率論的方法分析了該區(qū)域節(jié)理等的產(chǎn)狀特點。在本研究中,針對泰山電站地下廠房區(qū)地質(zhì)情況,分別繪制了其節(jié)理密集關(guān)鍵區(qū)域的赤平投影圖,并分析了不同產(chǎn)狀節(jié)理斷層等對地下洞室安全穩(wěn)定性的影響。文中預(yù)估了五種巖體不同失穩(wěn)模式下的失穩(wěn)概率,得出主要失穩(wěn)類型。3.引水系統(tǒng)正常運行及放空時穩(wěn)定性分析。建立了泰山抽水蓄能電站引水系統(tǒng)的三維模型,并分別對正常運行工況和檢修工況下的圍巖應(yīng)力、位移和塑性區(qū)進行了分析計算。分別分析了兩種工況下的引水豎井、引水隧洞、引水岔管和引水支洞的穩(wěn)定性。4.地下廠房洞室群三維整體長期穩(wěn)定性分析。建立了三維洞室群模型,并進行了初始地應(yīng)力場的反演計算。根據(jù)數(shù)值分析結(jié)果,分析了三維地下廠房洞室群的應(yīng)力分布狀況、位移分布狀況和塑性區(qū)分布狀況,在此基礎(chǔ)上運用經(jīng)驗公式法、規(guī)范法和圍巖塑性區(qū)松動法對泰山電站的圍巖穩(wěn)定性進行了分析評價。
【關(guān)鍵詞】：泰山抽水蓄能電站 地下洞室群 裂隙巖體 穩(wěn)定性 試驗研究 隨機分析 數(shù)值分析
【學(xué)位授予單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TV743;TV223
【目錄】：

• 摘要10-11
• ABSTRACT11-13
• 第一章 緒論13-25
• 1.1 研究背景與意義13-15
• 1.1.1 研究背景13-14
• 1.1.2 研究意義14-15
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀15-23
• 1.2.1 巖體流變本構(gòu)模型概況15-20
• 1.2.2 關(guān)鍵塊體理論國內(nèi)外研究現(xiàn)狀20-21
• 1.2.3 地下洞室圍巖穩(wěn)定性的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀21-23
• 1.3 研究內(nèi)容和技術(shù)路線23-25
• 1.3.1 研究內(nèi)容23-24
• 1.3.2 技術(shù)路線24-25
• 第二章 地下洞室圍巖穩(wěn)定性分析理論和破壞機理25-39
• 2.1 引言25-26
• 2.2 彈塑性分析基本原理26-28
• 2.2.1 彈塑性分析的基本方程26
• 2.2.2 材料的本構(gòu)方程26-28
• 2.3 巖石的屈服準則和流動準則28-32
• 2.3.1 屈服準則28-30
• 2.3.2 流動準則30-31
• 2.3.3 硬化定律31-32
• 2.4 地下洞室圍巖的破壞形式及破壞機理32-34
• 2.4.1 脆性斷裂破壞32-33
• 2.4.2 局部巖塊掉落33
• 2.4.3 塑性剪切破壞33-34
• 2.5 地下洞室圍巖的塑性形變壓力計算34-37
• 2.5.1 計算塑性形變壓力的芬納(Fenner)公式35-36
• 2.5.2 計算塑性形變壓力的卡斯特耐爾(Kastner)公式36-37
• 2.6 本章小結(jié)37-39
• 第三章 室內(nèi)及現(xiàn)場實驗研究39-57
• 3.1 引言39-40
• 3.2 室內(nèi)試驗的試件制備40-41
• 3.2.1 實驗設(shè)備40
• 3.2.2 試件加工40-41
• 3.3 單軸壓縮流變試驗41-45
• 3.3.1 試驗方法41-42
• 3.3.2 流變變形特性42-45
• 3.4 流變本構(gòu)模型及參數(shù)識別45-51
• 3.4.1 麥克斯威爾流變模型擬合45-47
• 3.4.2 開爾文流變模型擬合47-48
• 3.4.3 廣義開爾文流變模型擬合48-49
• 3.4.4 飽依丁-湯姆遜體流變模型擬合49-50
• 3.4.5 伯格斯體流變模型擬合50-51
• 3.4.6 研究區(qū)流變模型確定51
• 3.5 輸水隧洞襯砌雷達探測51-56
• 3.5.1 工作概況51-52
• 3.5.2 雷達探測原理52-53
• 3.5.3 探地雷達探測成果53-56
• 3.6 本章小結(jié)56-57
• 第四章 影響地下廠房穩(wěn)定性的關(guān)鍵塊體搜索及確定研究57-79
• 4.1 引言57-60
• 4.1.1 工程概況57
• 4.1.2 工程地質(zhì)條件57-58
• 4.1.3 關(guān)鍵塊體研究技術(shù)路線58-60
• 4.2 節(jié)理裂隙特征統(tǒng)計和概率分析60-70
• 4.2.1 節(jié)理裂隙玫瑰花圖分析60-63
• 4.2.2 赤平投影分析63-70
• 4.3 地下洞室關(guān)鍵塊體研究70-77
• 4.3.1 數(shù)值模型的建立及參數(shù)選擇70-71
• 4.3.2 關(guān)鍵塊體搜索穩(wěn)定性評價及失穩(wěn)概率研究71-76
• 4.3.3 不穩(wěn)定區(qū)域支護方案初步研究76-77
• 4.4 本章小結(jié)77-79
• 第五章 地下廠房洞室群三維整體穩(wěn)定性分析79-95
• 5.1 引言79
• 5.2 三維模型建立及參數(shù)選取79-82
• 5.3 初始地應(yīng)力場反演計算82-84
• 5.3.1 巖體地應(yīng)力測試82
• 5.3.2 初始地應(yīng)力場計算82-83
• 5.3.3 初始地應(yīng)力場計算結(jié)果分析83-84
• 5.4 地下廠房洞室群長期三維穩(wěn)定性計算84-92
• 5.4.1 洞室群圍巖應(yīng)力分布規(guī)律84-88
• 5.4.2 洞室群圍巖位移分布規(guī)律88-90
• 5.4.3 洞室群圍巖塑性區(qū)分布規(guī)律90-92
• 5.5 圍巖穩(wěn)定性分析92-93
• 5.5.1 經(jīng)驗公式法92
• 5.5.2 規(guī)范法92-93
• 5.5.3 圍巖塑性松動區(qū)判定方法93
• 5.6 本章小結(jié)93-95
• 第六章 引水系統(tǒng)正常運行及放空時穩(wěn)定性分析95-125
• 6.1 引言95
• 6.2 三維模型建立及研究方案確定95-98
• 6.3 初始地應(yīng)力場反演計算98-101
• 6.3.1 引水系統(tǒng)初始地應(yīng)力場反演計算98-99
• 6.3.2 引水系統(tǒng)開挖未襯砌應(yīng)力場反演計算99-101
• 6.4 引水系統(tǒng)正常運行和檢修時穩(wěn)定性計算101-124
• 6.4.1 正常運行工況102-112
• 6.4.2 檢修工況112-124
• 6.5 本章小結(jié)124-125
• 第七章 結(jié)論與展望125-129
• 7.1 全文總結(jié)125-126
• 7.2 本文創(chuàng)新點126
• 7.3 工作不足與展望126-129
• 參考文獻129-132
• 致謝132-133
• 碩士期間參與的科研項目133
• 碩士期間參與的學(xué)術(shù)會議133-134
• 碩士期間發(fā)表的論文及專利134-135
• 附件135

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 王英學(xué),王建宇;考慮節(jié)理尺寸的隨機塊體可靠度及其出現(xiàn)概率分析[J];鐵道工程學(xué)報;1999年03期

2 羅建林;劉兵;;基于塊體理論巖體穩(wěn)定性分析及三維數(shù)值模擬研究[J];中國礦業(yè);2011年05期

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本文編號：743957