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《瀑布沟水电站泄洪洞地震动力分析》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。
1、第23卷第4期四 川 水 力 发 电Vol.23,No.42004年12月SichuanWaterPowerDec.,2004瀑布沟水电站泄洪洞地震动力分析刘 麟, 张建海, 滕 丽(四川大学水电学院,四川成都 610065)摘 要:采用有限元分析方法,分析计算了地震波作用下瀑布沟电站泄洪洞出口段222剖面岩体与衬砌结构的变形、应力及加速度特性。计算表明,地震作用下动破坏区及衬砌内偏压现象均有显著增加。依据其动力破坏区发展深度,提出了抗震加固处理措施。关键词:地震分析;有限元法;泄洪洞;计算成果;瀑布沟水电站中图分类号:O313;TU31113;TV312文献标识码:B文章编号:100
2、122184(2004)04200232031 前 言评价泄洪洞的动力反应特性。其中222剖面位于隧洞瀑布沟水电站位于四川省境内的大渡河中游,总出口中部,其特点是自然边坡高陡,具有较大的偏压3装机容量为3300MW,总库容5016亿m。泄洪洞布应力,存在不利的裂隙组合,具有一定的代表性。置于左岸花岗岩岩体内,洞线顺直,轴线方位N6015°2 计算模型及计算参数W,泄洪洞由进口、隧洞、出口三部分建筑物组成,其222剖面动力计算范围,铅直向从530170m高中隧洞为无压明流洞,长度约198610m,进口底高程取至848188m高程,高差为318118m;水平向从程为794175m,出口底高
3、程679175m,洞底纵坡为i泄洪洞中心线向山里取11716m,向谷坡取10816=0.058,断面形式为圆拱直墙型,底宽1210m,高约m,水平向共计长度22612m,见图1。计算域内包括1510m。隧洞右侧壁最小厚度仅约1010m,左侧山体泄洪洞室结构及隧洞外侧边坡的各种工程处理措施,高达10010m,隧洞偏压问题十分突出,见图1。工程充分反应了斜坡地形、地质条件对隧洞的影响。建模区地震基本烈度为7度,基岩峰值加速度AH=0.21g时严格模拟岩层界面、地形、F1断层结构面的产状以2=2.06mös。及泄洪洞体型和各种工程处理措施。离散中岩体及混凝土衬砌采用4节点4边形等参元及其退化
4、形式三角形单元模拟,F1断层及混凝土ö围岩接触面采用4节点夹层元模拟,泄洪洞洞壁及边坡表层混凝土喷层采用薄层等参实体单元模拟。222剖面计算区域共划分节点1239个,单元1223个。 瀑布沟电站泄洪洞222剖面围岩以Ë类为主,仅右半拱处于Ì类岩体中。围岩物理力学条件较好。本次计算所采用的岩体及断层力学参数见表1。围岩中较发育的裂隙有五组。由于地勘资料对以上各组裂隙面连通率未给出明确数值,本次计算对Ë类岩体中以q上五组裂隙面方向上岩体强度参数取值为:C=0.6qMPa,f=0.85;对Ì类岩体中这五组裂表1 岩体力学参数表岩体风化变模E泊桑密度抗剪强度代号程度öGPa比Löt·m-3f
5、CöMPaC22花岗岩Ê新鲜171500121216111352100Ë弱101500125216111101120图1 剖面222计算区域及材料分区图Z321as流纹斑岩Ì卸荷21000130215001840150 笔者在静力非线性有限元分析成果的基础上,采alQQ20.070.322.800.740.004用线弹性动力有限元分析方法,对地震波作用下瀑布混凝土25.000.172.401.100.90混凝土öÌ基岩接触面01800150沟电站泄洪洞出口段222剖面岩体与衬砌结构的变混凝土öË基岩接触面11000180形、应力及加速度特性进行了分析计算,以定量断层F10142501
6、00Í类岩石01800135210001750125收稿日期:2004207210q隙面方向上的岩体强度参数取值为:C=0.35MPa,23qf=0.7。本次有限元计算中除采用锚杆单元模拟其刚度贡献外,同时考虑系统锚杆对锚固区内岩体强度5参数的改善效应,参考中科院武汉岩土所朱维申等人的研究成果,加锚后围岩的抗剪强度参数:SsSC1=C0+G;U1=U0ab式中 C0、U0为无锚杆条件下围岩的凝聚力与内摩擦角;Ss为锚杆的抗剪强度;S为锚杆截面积;a、b为锚杆纵横布置间距;G为无量纲系数,与锚杆直径等因素有关。按照规范,各种材料动弹模取为静弹模的113倍,即Ed=1.3Es,泊松比则保持
7、不变。计算取用阻尼比N=0.05,可得瑞雷阻尼系数A=0.061,B=0.03。图2所示为计算输入地震波。水平向x轴峰值加2速度为AH=0.21g=2.06mös,铅直向输入地震波峰值为水平向峰值的2ö3。地震波历时20s,取用步2)长△t=0.025s。图3 剖面222加速度极值ax(mös等值线图垂直向应力Rz变幅达5156MPa。山体内单元262应～力Rz变幅为1132MPa。图4给出了222剖面上动力～第一主应力分布图。与静应力场相比可
