分析水电站地下洞室群非线性地震反应数值仿真

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1、第37卷第1O期2011年10月水力发电水电站地下洞室群非线性地震反应数值仿真张运良，郭放(大连理工大学建设工程学部水利工程学院，辽宁大连116024)摘要：为了解水电站地下厂房洞室群非线性地震反应特点，结合某实际工程采用拉格朗日显式差分法进行数值仿真，考虑了初始地应力、分步开挖与柔性支护以及岩体材料弹塑性等影响，考察了主厂房洞室围岩的地震位移、速度、加速度等时、频域反应特征，并对围岩稳定性进行了判别。结果表明，地下岩石洞室围岩的地震反应属低频震动；地震波竖向传播时，洞室围岩壁各点的位移(或速度、加速度)反应波形基本相似，且几乎同步；地震作用不利于洞室的

2、稳定。关键词：水电站地下洞室群；非线性地震反应；数值仿真；围岩稳定性NumericalSimulationonNonlinearSeismicResponseofUndergroundCavernsinHydropowerProjectsZhangYunliang，GuoFang(SchoolofHydraulicEngineering，FacultyofInfrastructureEngineering，DalianUniversityofTechnology，Dalian116024，Liaoning，China)Abstract：Tounderst

3、andthenonlineardynamicresponsecharacteristicsofundergroundcavernsinhydropowerprojects，theLagrangianexplicitdifferencemethodisusedtosimulatetheseismicresponsesofahydropowerproject，inwhich，theinitialstress，stepexcavations，flexiblesupportingandrockelastoplasticaretakenintoaccount．Th

4、echaracteristicsintimeandfrequencydomainofseismicresponse，suchasdisplacement，velocityandacceleration，arepresented，andthesurroundingrockstabilityisalsochecked．Theresultsshowthat：(a)theseismicresponsesofsuroundingrockbelongtovibrationswithlowfrequency；(b)thedisplacement(orvelocity，

5、acceleration)ofapointinsidewallofthecavernarenearlycloseinthetime—waveformwithnophasediference；and(e)theearthquakeendangersthestabilityofcaverns．KeyWords：undergroundcavernsinhydropowerstation；nonlinearseismicresponse；numericalsimulation；surroundingrockstability中图分类号：TV312；TV743；T

6、V745文献标识码：A文章编号：0559—9342(2011)10—0035—04群的地震反应特点，进行动力稳定性复核积累经验，0引言为设计提供参考。近年来。大型水电站地下厂房洞室群的抗震问1基本理论与方法题在国内受到了重视．取得了不少成果l】-8]由于所涉及的问题较复杂，该研究目前仍不成熟，尤其是本文采用带拉伸截断的摩尔一库伦直线形弹塑性对大型地下洞室群的三维动力非线性数值仿真还不模型来模拟岩体的屈服与破坏。多见，仍需结合具体工程积累研究经验。静力分析时，地表自由，模型四周法向约束，本文以某抽水蓄能电站地下厂房为例，建立三底部固定。在静力分析并达到平衡

7、的基础上，进行维数值仿真模型，考虑初始地应力、分步开挖与锚输入地震作用下的动力分析，此时除地表仍为自由杆及锚索支护，对主厂房洞室影响较大的不良地质边界外，模型四周及底部采用基于平面波假设推导体如局部蚀变岩的存在及岩体材料非线性等因素，出的粘性边界。地震动输入在底边界施加法向和切考察地震作用过程中洞室围岩的位移、速度、加速度等时、频域反应特征，对主厂房洞室的围岩稳定收稿日期：2011—05—04性进行综合~DJf]。本文的工作依托于FLAC。软件平作者简介：张运良(1973一)，男，安徽毫州人，副教授，博士台．是文献[913~作的深入，可为了解地下厂房洞室

8、研究方向为水电站和核电站建筑物结构分析与安全评价．WaterPowerVo1．3