›› 2010, Vol. 31 ›› Issue (4): 1276-1282.

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向家坝水电站地下厂房围岩稳定的黏弹塑性有限元分析

聂卫平,徐卫亚,周先齐,李良权,刘 伟   

  1. 河海大学 岩土工程研究所,南京 210098
  • 收稿日期:2009-03-11 出版日期:2010-04-10 发布日期:2010-04-30
  • 作者简介:聂卫平,男,1982年生,博士研究生,主要从事岩石力学与工程等方面的研究工作。
  • 基金资助:

    国家自然科学基金资助项目(50539110);国家十一五科技支撑项目(2006BAB04A06)。

Viscoelasto-plastic finite element analysis of stability of surrounding rock for underground powerhouse of Xiangjiaba hydro-power station

NIE Wei-ping, XU Wei-ya, ZHOU Xian-qi, LI Liang-quan, LIU Wei   

  1. Geotechnical Research Institute, Hohai University, Nanjing 210098, China
  • Received:2009-03-11 Online:2010-04-10 Published:2010-04-30

摘要:

考虑流变作用,建立三维有限元模型进行数值计算,以洞室变形和点抗滑安全系数为指标,针对向家坝水电站地下厂房围岩的特殊性进行稳定性研究,结果表明,随着围压的增高,流变速率逐渐减小,初始应变逐渐减小;软弱夹层处流变速率较其他岩体减小缓慢,且开挖后流变达到稳态状态时软弱夹层最终流变位移较大;黏弹塑性下围岩位移分布及变化规律与弹塑性一致,但黏弹塑性下计算位移明显要比弹塑性大;流变效应对岩体变形和稳定性,以及对支护结构有重要影响;黏弹塑性情况下,洞室围岩特征点抗滑安全系数比弹塑性条件下小,软弱夹层出露处和拱顶点抗滑安全系数较低,点抗滑安全系数分析还表明,软弱夹层对其稳定性影响明显,验证了位移分析结果。

关键词: 弹塑性, 黏弹塑性, 流变, 洞室变形, 点抗滑安全系数, 流变位移

Abstract:

A three-dimensional finite element model for numerical calculation is established considering rheology. According to particularity of the surrounding rock for underground cavern of Xiangjiaba hydro-power station, stability of surrounding rock is studied based on the indexes of cavern deformation and point safety factor against sliding. It is shown that the rheological speed rate and initial strain decrease gradually with confining pressure increasing. Compared with other rocks, the rheological speed of soft interlayer decreases slowly. Finally rheological displacement of soft interlayer is larger than other states when rheology reaches a lower state. The displacement distribution and change law of surrounding rock of viscoelastic-plasticity and elastoplasticity are uniform; but the calculation displacement of viscoelasto-plasticity is larger. An important influence on rock deformation, stability and support structure is done by rheological effect. At the state of viscoelastic-plasticity, characteristic points’ safety factors against sliding are less than characteristic points’ safety factors of elastoplasticity, point safety factor against sliding of soft interlayer and cavern arch crown. It is also shown that the soft interlayer has an important influence on stability of surrounding rock for underground cavern by studying point safety factor against sliding; accordingly, the displacement analysis results are verified.

Key words: elastoplasticity, viscoelasto-plasticity, rheology, deformation of cavern, point safety factor against sliding, rheological displacement

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[1] 柯锦福, 王水林, 郑宏, 杨永涛, . 基于修正对称和反对称分解的 三维数值流形元法应用推广[J]. 岩土力学, 2020, 41(2): 695-706.
[2] 李潇旋, 李涛, 彭丽云, . 控制吸力循环荷载下非饱和黏性土 的弹塑性双面模型[J]. 岩土力学, 2020, 41(2): 552-560.
[3] 刘忠玉, 夏洋洋, 张家超, 朱新牧. 考虑Hansbo渗流的饱和黏土 一维弹黏塑性固结分析[J]. 岩土力学, 2020, 41(1): 11-22.
[4] 邓涛, 林聪煜, 柳志鹏, 黄明, 陈文菁, . 大位移条件下水平受荷单桩的简明弹塑性计算方法[J]. 岩土力学, 2020, 41(1): 95-102.
[5] 刘泉声, 罗慈友, 朱元广, 蒋景东, 刘鹤, 彭星新, 潘玉丛, . 流变应力恢复法压力传感器传感 单元方位布设研究[J]. 岩土力学, 2020, 41(1): 336-341.
[6] 任青阳, 张黄梅, 刘佳申, . 两种卸荷路径下泥岩流变特性试验研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(S1): 127-134.
[7] 刘斯宏, 沈超敏, 毛航宇, 孙 屹. 堆石料状态相关弹塑性本构模型[J]. 岩土力学, 2019, 40(8): 2891-2898.
[8] 丁艳辉, 张丙印, 钱晓翔, 殷 殷, 孙 逊. 堆石料湿化变形特性试验研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(8): 2975-2981.
[9] 储昭飞, 刘保国, 任大瑞, 宋宇, 马强, . 软岩流变相似材料的研制及物理模型试验应用[J]. 岩土力学, 2019, 40(6): 2172-2182.
[10] 汪俊敏, 熊勇林, 杨骐莱, 桑琴扬, 黄强. 不饱和土动弹塑性本构模型研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(6): 2323-2331.
[11] 刘忠玉, 崔鹏陆, 郑占垒, 夏洋洋, 张家超. 基于非牛顿指数渗流和分数阶Merchant模型的 一维流变固结分析[J]. 岩土力学, 2019, 40(6): 2029-2038.
[12] 杨骐莱, 熊勇林, 张 升, 刘干斌, 郑荣跃, 张 锋, . 考虑温度影响的软岩弹塑性本构模型[J]. 岩土力学, 2019, 40(5): 1898-1906.
[13] 王 涛, 刘斯宏, 郑守仁, 鲁 洋, . 掺复合浆液堆石料压缩特性试验研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(4): 1420-1426.
[14] 张坤勇, 臧振君, 李 威, 文德宝, Charkley Frederick Nai, . 土体三维卸荷弹塑性模型及其试验验证[J]. 岩土力学, 2019, 40(4): 1313-1323.
[15] 郑黎明, 张洋洋, 李子丰, 马平华, 阳鑫军, . 低频波动下考虑孔隙度与压力不同程度变 化的岩土固结渗流分析[J]. 岩土力学, 2019, 40(3): 1158-1168.
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[1] 崔 凯,谌文武,张景科,韩文峰,梁收运. 多元层状边坡土体风蚀速率与微结构参数关系[J]. , 2009, 30(9): 2741 -2746 .
[2] 胡明鉴,汪 稔,陈中学,王志兵. 泥石流启动过程PFC数值模拟[J]. , 2010, 31(S1): 394 -397 .
[3] 张建新,刘双菊,周嘉宾. 逆作基坑开挖卸荷对工程结构的影响分析[J]. , 2010, 31(S2): 218 -223 .
[4] 白 冰,李春峰. 地铁列车振动作用下近距离平行隧道的弹塑性动力响应[J]. , 2009, 30(1): 123 -128 .
[5] 任 重,盛 谦. 我国岩石力学学科结构及其演变初探[J]. , 2009, 30(S1): 293 -298 .
[6] 张军辉. 不同软基处理方式下高速公路加宽工程变形特性分析[J]. , 2011, 32(4): 1216 -1222 .
[7] 王亮清,P.H.S.W. Kulatilake,唐辉明,梁 烨,吴 琼. 双临空面岩质边坡滑动与倾倒破坏的运动学分析[J]. , 2011, 32(S1): 72 -77 .
[8] 李 旭,张利民,敖国栋. 失水过程孔隙结构、孔隙比、含水率变化规律[J]. , 2011, 32(S1): 100 -105 .
[9] 邓华锋,李建林,刘 杰,朱 敏,郭 靖,鲁 涛. 考虑裂隙水压力的岩体压剪裂纹扩展规律研究[J]. , 2011, 32(S1): 297 -0302 .
[10] 邓安福,郑 冰,曾祥勇. 建筑边距对岩坡地基及上部结构影响数值分析[J]. , 2009, 30(S2): 555 -559 .