国家自然科学基金(51109221)
- 作品数：17 被引量：169H指数：8
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- 相关机构：中国水电工程顾问集团公司浙江中科依泰斯卡岩石工程研发有限公司华东勘测设计研究院更多>>
- 发文基金：国家自然科学基金中国博士后科学基金浙江省博士后科研项目择优资助项目更多>>
- 相关领域：建筑科学水利工程理学更多>>
- 地震荷载作用下地下厂房洞室群的动力响应分析被引量：3
- 2011年
- 在地下厂房的长期使用期限内,其除了承受自身开挖引起的应力作用外,还将受到许多不可预知力的作用,地震就是其中之一。而地震动荷载下地下洞室的响应分析是一个复杂的问题。虽然地下工程的设计方法逐渐成熟,但目前仍以拟静力方法为主。本文以某水电站地下厂房洞室群为例,利用FLAC3D对其进行了动力分析,详细说明了计算步骤。计算结果表明,地震动作用增加了洞室临空面变形,且计算结果大于拟静力方法计算的结果,在进行工程设计时,应慎重选择。本文的计算成果可以为类似的工程计算提供参考。
- 刘宁
- 关键词：水工结构动力响应FLAC3D地下洞室
- 锦屏深埋大理岩破裂扩展时间效应与控制效果评价被引量：7
- 2013年
- 锦屏二级水电站大理岩在高的地应力条件作用下表现出破裂随时间扩展的现象,给引水隧洞的运行期安全产生重大的影响。现场开挖后出现的滞后破裂现象、锚杆应力计和声波测试都反映出大理岩破裂随时间发展的特征。首先采用室内试验和数值分析,证明破裂是大理岩开挖后的主要响应方式,表明锚杆应力计和声波测试在现场测试中具有更好的适用性,而多点位移计敏感性较差。利用GSI随时间指数递减代表大理岩强度随时间递减,进而表征隧洞开挖损伤区随时间的增加而增加,在此基础上,建立应力腐蚀模型SC。将现场已获得的监测数据作为SC模型中相关参数的校核依据,对大理岩的长期力学响应、锚杆受力状态和衬砌结构安全性进行详细分析,采用SC模型得出的特征与现场实际开挖响应具有很好的一致性。
- 张春生刘宁朱焕春褚卫江吴家耀
- 关键词：岩石力学大理岩应力腐蚀高地应力
- 锦屏二级水电站深埋隧洞开挖损伤区特征分析被引量：21
- 2013年
- 在高应力条件下,岩体强度和应力之间的尖锐矛盾将导致围岩出现损伤,损伤是不同应力条件下围岩状态的直接体现。利用声波检测和钻孔电视对锦屏二级深埋引水隧洞的一典型断面进行全断面测试,声波测试结果显示,断面上低波速带断面形态呈不对称状,与断面应力分布也并不完全对应。在每个声波钻孔中补充钻孔电视,对破裂发育深度和围岩内部实际构造特征有了更直观的认识。为对损伤区特性进行更加准确的描述,利用FLAC3D计算在洞周不同位置处关键点的应力路径,对关键点的应力状态进行分析。在UDEC泰森多边形离散的基础上增加对于节理的描述,分析节理对损伤区分布的影响,模拟结果表明,节理的存在改变了隧洞开挖后洞周的应力分布,从而导致围岩破损和破坏区域的差异。最后,借助于颗粒流程序PFC对隧洞开挖后围岩的损伤区进行模拟,所揭示出的损伤局部化特征和损伤区、破裂区分布特征与现场实际具有很好的一致性。
- 刘宁张春生褚卫江吴旭敏
- 关键词：岩石力学应力状态节理大理岩
- 锦屏二级水电站深埋大理岩破裂扩展的时间效应被引量：8
- 2013年
- 针对在锦屏二级水电站引水隧洞中出现的大理岩滞后破裂现象,采用试验、监测、理论分析等手段综合分析了此现象的内在机理。锦屏二级引水隧洞的最大埋深2525 m,应力和岩体强度之间的矛盾尖锐,埋深的变化导致属于脆性岩石的大理岩也出现了破裂扩展的现象。借助室内压缩试验确定破裂为大理岩的主要开挖响应方式,现场布置的锚杆应力计测量结果及声波测试结果都表明深埋大理岩存在破裂随时间扩展的特点;采用基于应力腐蚀理论开发的应力腐蚀模型PSC可以很好地模拟这一现象。
- 刘宁张春生吴旭敏褚卫江
- 关键词：大理岩引水隧洞锦屏二级水电站
- 地下工程并行优化反演分析及算例验证被引量：7
- 2013年
- 通过重构非线性惯性权重函数和引入"加速因子",对传统粒子群优化算法的收敛性进行改进。同时基于消息传递平台对算法进行主从式并行改进,编程实现基于普通计算机机群系统分布式存储并行模式的大型地下工程并行优化反演分析。算例分析表明,改进的粒子群优化算法其收敛性能得到显著改善,并行改进策略可显著加快反演速度和提高计算效率。探讨围岩松动损伤劣化、监测数据可靠性、并行粒度和负载均衡等并行优化反演分析中所面临的主要问题及其对计算精度和效率的影响,并提出有效解决方案,为大型地下工程的参数反演和动态优化设计提供一种新思路。
- 倪绍虎肖明何世海汪小刚吕慷
- 关键词：反分析并行计算
- 锦屏深埋大理岩破裂扩展的时间效应试验及特征研究被引量：10
- 2012年
- 脆性岩石破裂扩展的时间效应与地下工程的长期稳定性密切相关。针对锦屏深埋大理岩易受高应力卸荷而产生初始损伤的特点,首先利用无损取样技术获得无损岩样,并利用声发射对无损岩样进行初始损伤检测,剔除初始损伤对试验结果的影响。之后利用获得的无损岩样进行一系列的长期加载的静态疲劳试验验证锦屏大理岩强度的时效特性。结果显示,锦屏大理岩表现出强度随时间衰减的特性,当应力驱动比较低时,需要的时间也相应增加,最后得到静态疲劳极限为0.48。分析证明,脆性岩石在稳定荷载作用下蠕变曲线也分为3个阶段,同时应变率也表现出相应的变化趋势,利用扩容指标阐述了岩样在静态疲劳试验中的变形特征和破坏模式。最后,利用FLAC3D计算了开挖引起的应力松弛区和应力集中区,说明了埋深对试验结果的影响。针对试验中出现的含节理岩样强度较低的问题,借助颗粒流程序PFC中的光滑节理模型进行了数值试验,结果显示,节理的存在极大地影响了岩样的整体强度,并且在加载初期,存在压缩紧密,而在残余阶段,存在一定的强化效应和延性特征。
- 刘宁张春生褚卫江
- 关键词：脆性岩石大理岩
- 深埋大理岩脆性破裂细观特征分析被引量：19
- 2012年
- 脆性材料的破裂过程与裂纹的扩展密切相关,其细观结构特征直接决定宏观力学行为表现,但目前受限于试验仪器,还无法完全把握脆性破裂的细观机制,必须将试验方法和数值方法有机结合。首先利用MTS完成大理岩的单轴和三轴压缩试验,并在试验过程中对声发射信号进行全程监测,利用获得的试验数据详细分析深埋大理岩破裂特征,明确内部裂纹的发展演化规律以及对大理岩宏观力学特性的影响。通过引入颗粒流程序(PFC),借助于已经完成的单轴和三轴试验成果获得PFC计算中的颗粒参数和颗粒胶结面参数,利用BPM模型模拟脆性岩石的破坏。结果表明,PFC能够从细观尺度准确地再现深埋大理岩试验过程中的裂纹扩展和破裂特征,并且能够展现在实际试验过程中无法监测和获得的有价值的细观破坏特征,为描述脆性岩石的破裂特征和复杂力学行为提供可以依赖的描述方法。
- 刘宁张春生褚卫江吴旭敏
- 关键词：岩石力学大理岩细观
- 岩石劈裂破坏过程的计算模拟被引量：4
- 2011年
- 岩体的破坏主要是岩体中裂纹的扩展与贯通的结果.受压岩体的裂纹尖端,可能处于压剪状态,也可能处于拉剪状态.从断裂力学的角度,研究了地下工程围岩中的裂纹在各种受力条件下(包括拉剪、压剪两种情况)的起裂、扩展及贯通以至最终形成劈裂裂缝的特征及各个阶段的判据.针对压剪断裂,裂纹之间存在有粘结力与摩擦强度的特征,提出了岩石压剪断裂性判据.最后以受压岩体中的斜裂纹扩展过程分析为例,模拟了岩体中裂纹逐渐发展成劈裂破坏的过程,并说明了各个阶段的计算方法.
- 刘宁
- 关键词：劈裂压剪断裂
- 裂纹尖端屈服条件下的围岩劈裂破坏判据研究被引量：1
- 2011年
- 针对裂纹尖端附近出现塑性区时线弹性断裂力学理论不适用的问题,采用滑移裂纹组模型模拟岩石在轴向压力下的劈裂破坏,根据Mises屈服准则求出塑性区半径和整个体积中塑性变形引起的耗散能,基于能量平衡原理得到小范围屈服条件下的劈裂判据,将该判据应用于琅琊山抽水蓄能水电站机组的开挖分析中,计算获得了劈裂破坏区范围分布图,并与Lajtai经验公式进行比较,结果较为一致,表明该方法可行、有效,为地下工程开挖引起的劈裂破坏提供了预测判据。
- 刘宁张春生
- 关键词：裂隙岩体能量平衡
- 锦屏二级水电站引水隧洞大型原位试验研究I——试验方案被引量：10
- 2014年
- 大型原位试验是研究复杂工程问题的重要手段。锦屏二级引水隧洞的建设过程中,在埋深1 850 m深度针对TBM开挖的3#引水隧洞设计并实施原位试验。原位试验的内容包括:应力监测(空心包体和弦式)了解隧洞开挖过程中围岩应力状态的动态发展变化;声发射监测了解围岩应力调整过程中微破裂发生的位置和范围;松动圈测试确定围岩的开挖损伤深度;围岩变形监测(光纤光栅和多点位移计)了解隧洞的变形特征;数字钻孔摄像直观地观察围岩宏观破裂发展过程。本文是系列文章中的第一篇,介绍工程背景、试验的设计和试验区域地质结构的精细描述。
- 张春生褚卫江侯靖陈祥荣吴旭敏刘宁
- 关键词：原位试验深埋隧洞大理岩围岩应力
