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溧阳水电站地下厂房开挖破坏机理数值模拟研究汇报人：2024-01-09

CATALOGUE目录引言溧阳水电站地下厂房工程概况数值模拟方法及模型建立开挖过程模拟及结果分析破坏机理分析及预测模型建立结论与展望

01引言

溧阳水电站地下厂房的重要性溧阳水电站地下厂房是水电站的关键组成部分，其稳定性和安全性对于水电站的正常运行至关重要。开挖破坏机理研究的必要性在地下厂房的开挖过程中，由于地质条件、施工方法等因素的影响，可能会导致围岩的破坏和失稳，进而威胁到地下厂房的安全。因此，对溧阳水电站地下厂房开挖破坏机理进行深入研究具有重要意义。研究背景和意义

国内外研究现状及发展趋势目前，国内外学者在地下工程开挖破坏机理方面已经开展了大量研究，取得了一系列重要成果。然而，针对溧阳水电站地下厂房的具体地质条件和开挖方式，相关的研究还相对较少。国内外研究现状随着计算机技术和数值模拟方法的不断发展，未来地下工程开挖破坏机理的研究将更加注重精细化、定量化和可视化。同时，多学科交叉融合将成为该领域研究的重要趋势。发展趋势

研究内容本研究以溧阳水电站地下厂房为研究对象，通过数值模拟方法对其开挖过程中的破坏机理进行深入分析。具体包括建立地质模型、选择合适的数值模拟方法、模拟开挖过程并分析结果等。研究目的揭示溧阳水电站地下厂房开挖过程中的破坏机理，为优化施工方案、提高施工效率和质量提供理论支持。研究方法采用有限元法、离散元法等数值模拟方法，结合现场监测数据，对溧阳水电站地下厂房的开挖过程进行模拟分析。同时，运用统计分析等方法对模拟结果进行处理和解释。研究内容、目的和方法

02溧阳水电站地下厂房工程概况

工程地理位置及地质条件工程地理位置溧阳水电站位于江苏省溧阳市，地处太湖流域，是长江三角洲地区重要的水利枢纽工程。地质条件该地区地质构造复杂，地层岩性多变，主要包括砂岩、页岩、灰岩等。地下水文地质条件也较为复杂，存在多层含水层和隔水层。

溧阳水电站地下厂房采用圆形断面结构，主要由主机间、安装间、副厂房、主变室等部分组成。结构形式地下厂房的开挖直径约为30米，主机间高度约为20米，安装间和副厂房的高度根据实际需求进行设计。尺寸地下厂房结构形式和尺寸

采用钻爆法进行开挖，辅以机械挖掘和人工清理。在开挖过程中，采取分层分段的施工方式，确保施工安全和进度。施工方法首先进行场地平整和临时设施建设，然后进行导洞开挖和支护，接着进行主洞室开挖和支护，最后进行内部结构的施工和装修。在施工过程中，需要密切关注地质变化和地下水情况，及时调整施工方案和措施。施工过程施工方法和过程

03数值模拟方法及模型建立

123将连续的求解区域离散为一组有限个、且按一定方式相互连接在一起的单元的组合体。有限单元法把节理岩体视作由离散的岩块和岩块间的节理面所组成，允许岩块沿节理面产生大位移和转动。离散元法将所求解的区域划分为一系列的单元，单元的交点称为节点，待求的未知函数用节点值近似表示。边界元法数值模拟方法介绍

根据溧阳水电站地下厂房的实际地质条件和开挖方案，建立三维数值模型。模型建立参考相关地质勘察报告和实验室测试结果，选取岩体的物理力学参数，如密度、弹性模量、泊松比、抗压强度等。参数选取模型建立及参数选取

VS考虑地应力的影响，对模型施加相应的边界约束，如固定边界、自由边界等。初始条件根据地质勘察报告，设置岩体的初始地应力场和地下水压力场。边界条件边界条件和初始条件设置

04开挖过程模拟及结果分析

根据溧阳水电站地下厂房的实际施工情况，将开挖过程划分为若干个步骤，每个步骤对应一定的开挖深度和范围。根据地质条件和施工要求，确定合理的开挖顺序，即先开挖哪一部分、后开挖哪一部分，以确保施工的安全和效率。开挖步骤划分开挖顺序确定开挖步骤和顺序设置

应力场变化规律在开挖过程中，随着围岩的揭露和荷载的释放，围岩中的应力会重新分布，形成新的应力场。通过数值模拟，可以分析应力场的变化规律，如应力集中、应力松弛等现象。位移场变化规律开挖会导致围岩产生变形和位移，形成位移场。数值模拟可以揭示位移场的变化规律，如位移的大小、方向、分布等，以及位移随时间的变化情况。开挖过程应力场、位移场变化规律

围岩稳定性分析方法采用数值模拟方法，结合地质力学、岩石力学等理论，对开挖过程中围岩的稳定性进行分析。具体包括弹性力学分析、塑性力学分析、断裂力学分析等。围岩稳定性评价指标根据数值模拟结果和工程经验，制定围岩稳定性的评价指标，如安全系数、破坏范围、位移量等。通过对这些指标的综合评估，可以对围岩的稳定性进行定量评价。围岩加固措施建议针对开挖过程中可能出现的围岩失稳情况，提出相应的加固措施建议。如采用锚杆、喷射混凝土等支护手段，或者对局部不稳定区域进行注浆加固等。这些措施可以有效地提高围岩的稳定性，保障施工的顺利进行。开挖对围岩稳定