烏東德水電站壩址區(qū)地下水滲流三維非穩(wěn)定流數(shù)值模擬

基坑降水的三維非穩(wěn)定滲流數(shù)值模擬——采用可視化三維滲流數(shù)值模擬技術(shù)求解基坑降水問(wèn)題，不但可以提高計(jì)算結(jié)果的可靠性，而且具有直觀、清晰和應(yīng)用靈活等許多優(yōu)點(diǎn)。本文提出了進(jìn)行基坑降水方案三維非穩(wěn)定滲流數(shù)值模擬的技術(shù)要點(diǎn)。

壩基滲流是威脅觀音巖水電站安全運(yùn)行的主要問(wèn)題之一。針對(duì)觀音巖水電站壩區(qū)復(fù)雜的地質(zhì)條件和多重滲控措施,建立較為精細(xì)的壩區(qū)三維整體計(jì)算模型,采用基于計(jì)算流體力學(xué)(cfd)的三維非穩(wěn)態(tài)水氣兩相流滲流模型,對(duì)正常蓄水位下的壩基三維滲流場(chǎng)進(jìn)行了數(shù)值模擬,并重點(diǎn)分析了典型剖面的滲流特性和滲控措施的滲控效果。分析表明,壩基滲流場(chǎng)中的水頭、水力梯度、揚(yáng)壓力、滲流量等基本都在正常范圍內(nèi),不會(huì)對(duì)壩基滲流安全穩(wěn)定構(gòu)成較大威脅;防滲帷幕和排水系統(tǒng)的滲控效果顯著,有效改善了壩基滲流場(chǎng)的分布,滲控布置方案合理有效。

應(yīng)用有限單元法對(duì)大壩蓄水后的三維滲流場(chǎng)進(jìn)行數(shù)值模擬研究，比較了各種滲控措施的效果，并提出了優(yōu)化方案。提出了能迅速精確模擬廠房周圍排水井列的新方法——附加滲徑元法，首次對(duì)具體工程雙道防滲墻局部損壞—開裂和開叉后滲流場(chǎng)的影響進(jìn)行了分析，并提出了允許縫寬和開叉高度

針對(duì)金沙江烏東德水電站壩址區(qū)左右兩岸地下水中so42-含量的差異,尤其是左岸so24-含量普遍高于右岸的特征,通過(guò)巖礦和水化學(xué)成分分析,采用聚類分析法分析了地下水中so42-與其他離子成分的相關(guān)性,并結(jié)合水巖相互作用及水化學(xué)場(chǎng)、水溫場(chǎng)、水動(dòng)力場(chǎng)等方面的分析研究,發(fā)現(xiàn)壩址區(qū)地下水中so42-的來(lái)源主要與地層中的黃鐵礦有關(guān),左右兩岸地下水中so42-含量的差異主要由于二岸地下水循環(huán)不同所致。

利用標(biāo)準(zhǔn)k-ε雙方程湍流模型,采用vof法追蹤自由水面,應(yīng)用瞬態(tài)piso算法求解壓力速度耦合的方法,采用結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格并在溢流壩頂進(jìn)行網(wǎng)格加密,模擬計(jì)算了七孔溢洪道流場(chǎng)的三維水力特性,得到了設(shè)計(jì)工況的泄流能力、水面曲線、速度場(chǎng)。通過(guò)物理模型試驗(yàn)驗(yàn)證,兩者結(jié)果吻合較好。

第四紀(jì)松散沉積層深基坑降水三維非穩(wěn)定流數(shù)值模擬——目的探討長(zhǎng)江三角洲巨厚第四紀(jì)松散沉積層深基坑非完整井降水模擬計(jì)算的理論．方法采用三維有限元數(shù)值模擬理論，以上海環(huán)球金融中心深基坑降水為例，模擬了在多層含水層復(fù)合存在、含水層最深底板埋深達(dá)149m...

以k-ε湍流模型封閉reynods方程,采用vof法追蹤自由水面,對(duì)緬甸dapein水電站表孔溢流壩的水流流動(dòng)進(jìn)行了三維數(shù)值模擬。結(jié)果表明,溢流壩的泄流能力、水面線、壓力分布與流速分布等數(shù)值模擬結(jié)果與模型試驗(yàn)實(shí)測(cè)結(jié)果吻合,數(shù)值模擬結(jié)果可信,選擇的紊流模型合理,求解方法可靠,可為工程設(shè)計(jì)提供全面、合理的參考。

烏東德水電站壩址區(qū)特高邊坡穩(wěn)定性研究——金沙汀鳥東德水電站壩址風(fēng)邊坡高達(dá)1o00m，屬特高工程邊坡，對(duì)工程有重大影響。本文有針對(duì)性地從壩址區(qū)地應(yīng)力場(chǎng)分布特征及其對(duì)工程高邊坡的影響、高邊坡整體穩(wěn)定性以及局部穩(wěn)定性等方面對(duì)壩址區(qū)工程特高邊坡的穩(wěn)定性進(jìn)...

金沙江烏東德水電站壩址區(qū)邊坡高達(dá)1000m,屬特高工程邊坡,對(duì)工程有重大影響。本文有針對(duì)性地從壩址區(qū)地應(yīng)力場(chǎng)分布特征及其對(duì)工程高邊坡的影響、高邊坡整體穩(wěn)定性以及局部穩(wěn)定性等方面對(duì)壩址區(qū)工程特高邊坡的穩(wěn)定性進(jìn)行了系統(tǒng)研究。研究表明,高邊坡穩(wěn)定性較好,對(duì)不穩(wěn)定塊體應(yīng)及時(shí)采取錨桿及預(yù)應(yīng)力錨索支護(hù)處理。

烏東德水電站建壩巖體為中元古界會(huì)理群落雪組灰?guī)r、大理巖,因其變形模量范圍值與平均值分別高達(dá)18.22～69.69gpa和44.83gpa而受到業(yè)內(nèi)專家質(zhì)疑。為此,從試驗(yàn)方法適宜性分析、試驗(yàn)設(shè)備改進(jìn)、現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)復(fù)核、試驗(yàn)成果分析等方面對(duì)巖體變形特性進(jìn)行了試驗(yàn)研究,從壩址所處地質(zhì)構(gòu)造環(huán)境、巖性巖相等方面對(duì)巖體變形特性進(jìn)行深入的地質(zhì)分析,得出如下結(jié)論:剛性承壓板法與柔性承壓板法在現(xiàn)場(chǎng)巖體測(cè)試中各有利弊,堅(jiān)硬完整巖體宜用柔性承壓板、半堅(jiān)硬和軟弱巖體宜用剛性承壓板;兩種試驗(yàn)方法所得測(cè)試成果雖有差異,但成果相近、量值相當(dāng),均真實(shí)地反映了客觀地質(zhì)條件。

在對(duì)江坪河水電站區(qū)域地應(yīng)力場(chǎng)特征進(jìn)行實(shí)測(cè)分析的基礎(chǔ)上,通過(guò)對(duì)三維模型施加不同的邊界載荷,對(duì)比分析應(yīng)力擬合點(diǎn)處的計(jì)算應(yīng)力與實(shí)測(cè)應(yīng)力,采用三維數(shù)值分析方法對(duì)水電工程壩址區(qū)初始地應(yīng)力場(chǎng)進(jìn)行反演分析。結(jié)果表明:江坪河水電站壩址區(qū)初始地應(yīng)力場(chǎng)量值較低,最大主應(yīng)力為2.5mpa,方向?yàn)閚45°w;最小主應(yīng)力為1.5mpa,方向?yàn)閚45°e。應(yīng)力擬合點(diǎn)處應(yīng)力計(jì)算值與實(shí)測(cè)值較為接近,表明反演得到的壩址區(qū)初始地應(yīng)力場(chǎng)是合理的,符合壩址區(qū)地質(zhì)構(gòu)造歷史背景。

拉西瓦水電工程壩址區(qū)為高山峽谷地貌,受地質(zhì)構(gòu)造應(yīng)力、自重、地表剝蝕和河流侵蝕卸荷等多因素影響而賦存有高地應(yīng)力,河谷區(qū)鉆孔巖芯餅化與探洞片狀剝落現(xiàn)象明顯。該區(qū)地應(yīng)力場(chǎng)及其空間分布特征與多期地質(zhì)構(gòu)造運(yùn)動(dòng)及河谷演化歷史等因素有關(guān),要合理確定其三維地應(yīng)力分布狀況與大小難度較大。為此,采用多元回歸與逐步回歸相結(jié)合的方法對(duì)工程區(qū)域初始地應(yīng)力場(chǎng)進(jìn)行了詳細(xì)反演。在此基礎(chǔ)上,深入研究了河谷區(qū)地應(yīng)力場(chǎng)的空間分布特征與規(guī)律,并就其形成機(jī)理開展了多因素影響效應(yīng)分析,可供我國(guó)高地應(yīng)力區(qū)水電工程建設(shè)參考。

本文采用k-ε紊流數(shù)學(xué)模型,用vof方法來(lái)模擬跟蹤自由水面,求解三維數(shù)值方程,對(duì)不同體形情況下大壩表孔的泄水建筑物水流流動(dòng)進(jìn)行了數(shù)值計(jì)算,得出水流流動(dòng)的參數(shù),并計(jì)算出了挑射水流形態(tài)。通過(guò)比較分析,優(yōu)化了泄水建筑物體形,為工程設(shè)計(jì)提供參考。

分析了糯扎渡水電站壩址區(qū)地下水化學(xué)成分、水質(zhì)特征和形成機(jī)制,并應(yīng)用圖示法和聚類分析法,探討了壩區(qū)地下水化學(xué)特征及其規(guī)律。認(rèn)為壩址區(qū)各水體有一定的水力聯(lián)系。

建立水電站進(jìn)水前池內(nèi)流動(dòng)的k-ε紊流數(shù)值模型,采用vof方法,對(duì)高水頭小流量引水式電站進(jìn)水前池內(nèi)流場(chǎng)進(jìn)行了三維數(shù)值模擬。計(jì)算得出了沖擊式水輪機(jī)在引用設(shè)計(jì)流量1.94m3/s時(shí)前池內(nèi)水流流態(tài),底板壓力分布,及壓力鋼管進(jìn)口流速分布以及在針閥突然關(guān)閉時(shí),前池內(nèi)水面涌高時(shí)水面線形狀。數(shù)值計(jì)算結(jié)果結(jié)合常規(guī)理論分析可以為工程設(shè)計(jì)提供參考。

為研究烏東德水電站大村滑坡群的穩(wěn)定性,運(yùn)用自然歷史分析法和工程地質(zhì)類比法,討論了滑坡的破壞機(jī)理,認(rèn)為該滑坡群的形成和發(fā)展是地質(zhì)構(gòu)造、地形、鲹魚河下蝕和暴雨等綜合作用的結(jié)果。運(yùn)用極限平衡理論中的傳遞系數(shù)法,對(duì)其中一典型滑坡在天然狀態(tài)和暴雨?duì)顟B(tài)2種工況下的穩(wěn)定性進(jìn)行了綜合分析和評(píng)價(jià)。結(jié)果表明,天然狀態(tài)下滑體穩(wěn)定性較好;暴雨?duì)顟B(tài)下滑體處于極限平衡狀態(tài)。針對(duì)該滑坡的實(shí)際情況,提出了在滑坡內(nèi)開展變形監(jiān)測(cè)工作的建議措施。

安全監(jiān)測(cè)是地下洞室圍巖穩(wěn)定安全評(píng)價(jià)的重要手段。烏東德水電站右岸地下廠房規(guī)模巨大,主廠房、主變洞、調(diào)壓室三大洞室平行布置。為確保施工期圍巖的安全穩(wěn)定,通過(guò)使用多點(diǎn)位移計(jì)、錨桿應(yīng)力計(jì)、錨索測(cè)力計(jì)、錨桿測(cè)力計(jì)、測(cè)縫計(jì)等監(jiān)測(cè)儀器,對(duì)圍巖表面和深部的變形進(jìn)行監(jiān)測(cè),分析了地下廠房三大洞室第ⅰ—第ⅲ層開挖的位移特性與變形規(guī)律。監(jiān)測(cè)結(jié)果表明:開挖引起的上層圍巖變形較小,且主要集中在淺表層;三大洞室?guī)r錨梁高程以上最大變形為16.43mm,主廠房頂拱、上游側(cè)巖錨梁和尾水調(diào)壓室上游邊墻圍巖變形較大;爆破開挖擾動(dòng)、開挖引起的空間效應(yīng)以及較差的地質(zhì)條件是圍巖變形增長(zhǎng)較快的主要影響因素;通過(guò)采用加強(qiáng)支護(hù)等措施,能有效控制圍巖變形的發(fā)展。

基于小灣水電站壩址區(qū)工程地質(zhì)地形條件,研究分析了影響工程考察域初始地應(yīng)力場(chǎng)的基本因素及其空間分布,建立了壩址區(qū)三維有限元計(jì)算模型和初始地應(yīng)力場(chǎng)參數(shù)空間分布模型;利用大型通用有限元軟件msc.marc和地應(yīng)力實(shí)測(cè)資料,借助最小二乘法原理,以回歸精度為目標(biāo)函數(shù),優(yōu)化了構(gòu)造擠壓荷載的模擬和作用組合,實(shí)現(xiàn)了初始應(yīng)力場(chǎng)空間分布模型的參數(shù)估計(jì)。計(jì)算結(jié)果表明,改進(jìn)后的方法較傳統(tǒng)方法回歸精度有了較大提高,能較為合理地模擬小灣壩址區(qū)三維初始地應(yīng)力場(chǎng)。

本文介紹河海大學(xué)滲流實(shí)驗(yàn)室利用本校的現(xiàn)有條件,實(shí)現(xiàn)大型三向坐標(biāo)儀測(cè)試自動(dòng)化.技術(shù)處于國(guó)內(nèi)領(lǐng)先地位.文中還介紹了在滲流模擬測(cè)試技術(shù)上取得的一些研究成果.例如;用懸浮式測(cè)針代替原用的硬接觸針,用sm制模新材料代替了原具有致癌物質(zhì)的模料;解決了封閉式模型的測(cè)試及修刮問(wèn)題等,使?jié)B流模型測(cè)試技術(shù)前進(jìn)了一步.

某大型水電站水文站滑坡蓄水后的穩(wěn)定性三維數(shù)值模擬研究——水文站滑坡蓄水后的穩(wěn)定性狀況，直接關(guān)系到大壩的運(yùn)營(yíng)與安全，一直是各部門都十分關(guān)心的重要問(wèn)題。通過(guò)三維有限~(flac3d)對(duì)其蓄水后滑坡體的穩(wěn)定性狀況進(jìn)行數(shù)值模擬分析，結(jié)果表明：在蓄水初期，滑坡...

采用水-巖作用線型規(guī)劃的模擬方法,以白鶴灘水電工程為實(shí)例,從水化學(xué)方面對(duì)壩區(qū)復(fù)雜水文地質(zhì)條件作定量分析評(píng)價(jià)。建立由目標(biāo)函數(shù)和約束條件方程組構(gòu)成的數(shù)學(xué)模型,利用excel規(guī)劃求解的功能對(duì)其進(jìn)行求解。為評(píng)價(jià)壩區(qū)水文地質(zhì)條件提供了依據(jù)。

為了解某待建水電站地下廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理性,通過(guò)三維有限元數(shù)值模擬對(duì)廠房樓板、機(jī)墩、立柱、蝸殼混凝土、尾水管等重要部位設(shè)計(jì)成果進(jìn)行模態(tài)及諧響應(yīng)分析,結(jié)果表明:初步設(shè)計(jì)成果是合理的,并為該電站廠房的安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)提出建議,為該電站廠房的施工圖設(shè)計(jì)及日后工作順利開展提供了重要的理論支持。