基于大型水电站地下洞室群三维地震反应时域分析

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1、第36卷第5期2010年5月水力发电大型水电站地下洞室群三维地震反应时域分析张运良，马艳晶，韩涛(大连理工大学建设Z-程学部水利工程学院，辽宁大连116024)摘要：建立了某水电站地下厂房洞室群的三维有限元模型，采用粘弹性边界及相应的地震动输入方法，进行了SV波竖直入射下的动力响应时域分析。分析结果表明：地震时，动位移、加速度幅值沿洞室断面高程逐渐增大；各洞室相交部位、洞脚、沿洞室轴向和横向突变部位的动拉、压应力较其他部位大；同一断面内沿高度方向垂直于洞室轴向的水平动位移和加速度在时程波形变化及频谱图上，各点非常接近，但动应力差别较大。关键词：水电站地下洞室群；地

2、震反应时域分析；三维；粘弹性边界3-DSeismicAnalysisonLarge-scaleUndergroundHydropowerStationCavernsinTimeDomainZhangYunliang，MaYanjing，HanTao(SchoolofHydraulicEngineering，FacultyofInfrastructureEngineeringDalianUniversityofTechnology"，DalianLiaoning116024)Abstract：A3-Dfiniteelementmodelforundergroundh

3、ydropowercavernswasestablishedtoconductseismicanalysisintimedomain．ViscoelatieboundaryandcorrespondingseismicinputmethodforverticalSVwavewasadopted．Theresultsshow：theamplitudeofdynamicdisplacementandaccelerationincreaseswiththeincreasingofelevation；thedynamictensileandcompressivestres

4、sesontheintersections，feetandabruptlychangedsiteofcavernsarelargerthanthoseatotherlocations；thedisplacementandaccelerationoneachpointalongtheheightofthecavernwallatthesamesectionareneadycloseinthetime-waveformandFourierspectrum，whilethedynamicstressisratherdifferent．KeyWords：undergrou

5、ndhydropowercaverns；seismicanalysisintimedomain；threedimensional；viscoelasticboundary中图分类号：TV731．6；TV732；TV743文献标识码：A文章编号：0559—9342(2010)05—0027—04力响应时域分析，主要考察主厂房洞室各部位的动0引言位移、应力及加速度的时、频域反应特征，为了解近年来．大型地下厂房洞室群的地震反应问题地下厂房洞室群的地震反应特点积累经验，为设计已成为岩土工程和水利水电工程领域关注的热点【l_5]。提供参考。目前，多采用二维模型对地下洞室断面

6、进行地震反1计算参数应研究．而采用三维模型模拟空间复杂洞室的地震反应特点的研究还不多。对于三维分析，部分学者某抽水蓄能电站地下洞室群主要由地下厂房、的研究表明：对于处在复杂地质、地形条件下的地主变运输洞、压力管道、尾水隧洞、尾水调压井、下洞室群．其结构尺寸和形式不能以二维模型简单交通洞、通风洞、出线竖井、排水廊道、排风竖井、反映，要合理地反映地震作用下的空间耦合响应特事故排烟洞等组成。地下主厂房洞室开挖尺寸为点，必须进行三维动力响应分析。156．66mx21．5mx46．17in(长×宽X高)，垂直埋深为本文以某大型地下厂房洞室群为对象，建立考收稿日期：2o09一

7、l1—23虑实际地形和各洞室位置及尺寸的三维数值分析模基金项目：中国水利水电科学研究院开放基金项目(IWHRO2009019)型，通过自编子程序并与大型通用有限元软件平台国家自然科学青年基金项目(50809013)相连接，采用粘弹性人工边界及相应的地震动输入作者简介：张运良(1973一)，男，安徽亳州人，副教授，博士方法【61。进行竖直SV波作用下厂房洞室群的三维动研究方向为水工结构动力学和建筑物结构分析．WaterPowerVo1．36．No．5囫105-150m。地下洞室群布置图模型及三维整体有限元模型见图1．主要模拟尺寸较大的洞室，包括主厂房洞室、4条引水洞

8、、4条尾水