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大型地下洞室群地震響應(yīng)與結(jié)構(gòu)面控制型圍巖穩(wěn)定研究

大型地下洞室群地震響應(yīng)與結(jié)構(gòu)面控制型圍巖穩(wěn)定研究

定　　價(jià)：31.5 元

        

  • 作者：張雨霆　著
  • 出版時(shí)間：2014/1/1
  • ISBN：9787307123755
  • 出 版 社：武漢大學(xué)出版社
  • 中圖法分類：TV731 
  • 頁(yè)碼：292
  • 紙張：膠版紙
  • 版次：1
  • 開本：16開
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     水力發(fā)電是我國(guó)能源供給的重要組成部分。我國(guó)西南地區(qū)是高地震烈度區(qū)，目前在建和待建的大型水電站多分布于西南地區(qū)的金沙江、雅礱江、瀾滄江和大渡河等流域，且多采用地下式廠房。大型地下洞室群規(guī)模大，空間分布和洞室所賦存的地質(zhì)條件都很復(fù)雜，一旦發(fā)生地震災(zāi)變，將嚴(yán)重影響國(guó)家的能源安全。目前，大型地下洞室群的地震響應(yīng)分析方法和安全評(píng)判準(zhǔn)則研究還很不充分，且缺乏系統(tǒng)性，因此研究大型地下洞室群的地震響應(yīng)分析和圍巖穩(wěn)定評(píng)判方法具有重大的現(xiàn)實(shí)意義，有利于為實(shí)際工程提供智力支持。
     張雨霆編著的這本《大型地下洞室群地震響應(yīng)與結(jié)構(gòu)面控制型圍巖穩(wěn)定研究》圍繞大型地下洞室群地震響應(yīng)分析和圍巖穩(wěn)定評(píng)判中的幾個(gè)關(guān)鍵問題，即大型地下洞室群的地震響應(yīng)分析方法、動(dòng)力計(jì)算的多尺度優(yōu)化方法、結(jié)構(gòu)面控制型圍巖破壞分析方法和地震作用下地下洞室群圍巖穩(wěn)定評(píng)判方法展開了研究和探討，提出了一系列方法，并編制了相應(yīng)的計(jì)算分析程序，通過算例驗(yàn)證和實(shí)例應(yīng)用證明了所提方法的有效性和可靠性，取得了良好的應(yīng)用效果。《大型地下洞室群地震響應(yīng)與結(jié)構(gòu)面控制型圍巖穩(wěn)定研究》主要包括以下幾個(gè)方面的研究?jī)?nèi)容： （1）在查閱大量巖體動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，總結(jié)了巖體在地震荷載作用下的動(dòng)態(tài)響應(yīng)規(guī)律，并以地下洞室為研究對(duì)象，通過數(shù)值計(jì)算，研究了地下洞室賦存巖體在地下荷載作用下的應(yīng)變率分布規(guī)律，為動(dòng)力分析時(shí)巖體物理力學(xué)參數(shù)的取值提供依據(jù)。在總結(jié)歸納巖體在地震荷載作用下的動(dòng)態(tài)響應(yīng)規(guī)律基礎(chǔ)上，提出地下洞室地震響應(yīng)分析的三維彈塑性損傷動(dòng)力有限元方法，并將該方法應(yīng)用于汶川地震震中映秀灣水電站地下洞室的震損分析。工程應(yīng)用實(shí)例表明，數(shù)值計(jì)算成果的圍巖拉裂區(qū)、地震過程中巖體的位移總體變化規(guī)律、洞室圍巖特征部位的變形規(guī)律、圍巖應(yīng)力分布等指標(biāo)，都與現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查結(jié)論較為一致，可以大致解釋在震害調(diào)查中所發(fā)現(xiàn)的各種震損現(xiàn)象。數(shù)值分析成果可信度高，且具備一定的代表性，為震后的加固和修復(fù)工作提供了參考。采用三維彈塑性損傷動(dòng)力有限元方法對(duì)地下洞室地震響應(yīng)問題進(jìn)行概化和分析是合理可行的。
     （2）針對(duì)大型復(fù)雜結(jié)構(gòu)動(dòng)力分析計(jì)算量大、耗時(shí)長(zhǎng)的問題，提出了大型地下洞室群地震響應(yīng)的多尺度優(yōu)化分析方法。在時(shí)域尺度優(yōu)化方面，提出了結(jié)構(gòu)動(dòng)力分析中實(shí)測(cè)強(qiáng)震加速度時(shí)域選取的優(yōu)化算法，能夠有效縮短計(jì)算采用的實(shí)測(cè)地震波持時(shí)，顯著縮短動(dòng)力計(jì)算時(shí)間；在空間尺度優(yōu)化方面，提出了大型地下洞室群地震響應(yīng)分析的動(dòng)力子模型法和動(dòng)力計(jì)算模型及合理截取范圍的確定方法，使得洞室結(jié)構(gòu)動(dòng)力計(jì)算模型能夠不建至地表，并縮減模型覆蓋范圍，有效地壓縮了動(dòng)力分析計(jì)算量。實(shí)例分析不僅驗(yàn)證了算法的有效性，也證明了算法的可靠性，為大型地下洞室群的地震響應(yīng)提供了一個(gè)顯著提升分析效率的實(shí)現(xiàn)途徑。
     （3）針對(duì)有限元方法尚不能有效地分析地質(zhì)斷層滑移、塊體失穩(wěn)等結(jié)構(gòu)面控制型的圍巖破壞問題，提出了基于有限元方法的結(jié)構(gòu)面控制型圍巖破壞分析方法。該方法由結(jié)構(gòu)面建模、斷層結(jié)構(gòu)計(jì)算、塊體識(shí)別和塊體穩(wěn)定評(píng)價(jià)4部分組成。首先，提出了基于單元重構(gòu)的巖土工程復(fù)雜地質(zhì)斷層建模方法，實(shí)現(xiàn)了任意分布的復(fù)雜地質(zhì)結(jié)構(gòu)面的有限元快速建模；其次，提出了基于復(fù)合強(qiáng)度準(zhǔn)則的薄層單元地質(zhì)斷層結(jié)構(gòu)計(jì)算方法，實(shí)現(xiàn)了含地質(zhì)斷層結(jié)構(gòu)的地下洞室圍巖穩(wěn)定性分析，能夠通過計(jì)算得到的層面張開、滑移狀態(tài)和層面滑動(dòng)安全系數(shù)，評(píng)價(jià)地質(zhì)斷層對(duì)地下洞室的影響；然后，提出了基于有限元網(wǎng)格的地下洞室群三維復(fù)雜塊體系統(tǒng)識(shí)別算法，能夠在考慮地下洞室群復(fù)雜臨空面組合的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)對(duì)洞周塊體的搜索和不穩(wěn)定塊體的識(shí)別；最后，提出了考慮層面應(yīng)力作用的塊體穩(wěn)定性分析方法，能夠使塊體的穩(wěn)定性評(píng)價(jià)考慮周邊圍巖對(duì)其的擠壓和剪切作用的影響，更符合地下洞室塊體的實(shí)際情況。該基于有限元的結(jié)構(gòu)面控制型圍巖破壞分析可概括為“結(jié)構(gòu)面建模一薄層單元計(jì)算一洞周塊體搜索一考慮層面應(yīng)力的塊體穩(wěn)定性評(píng)價(jià) ”四個(gè)步驟，這些工作均在有限元模型基礎(chǔ)上完成，形成了一套完整的分析地下洞室結(jié)構(gòu)面控制型圍巖破壞的方法。算例驗(yàn)證和與實(shí)際工程監(jiān)測(cè)資料對(duì)比表明：這一套方法較為有效地實(shí)現(xiàn)了有限元方法對(duì)地質(zhì)斷層滑移和塊體失穩(wěn)評(píng)價(jià)等結(jié)構(gòu)面控制型圍巖破壞分析，為地下洞室圍巖穩(wěn)定分析提供一個(gè)新的思路。
     （4）針對(duì)地震作用下地下洞室圍巖穩(wěn)定評(píng)價(jià)的問題，提出了基于彈塑性損傷動(dòng)力有限元的圍巖穩(wěn)定地震響應(yīng)松動(dòng)判據(jù)。采用圍巖松動(dòng)的概念，推導(dǎo)了圍巖出現(xiàn)松動(dòng)時(shí)的損傷系數(shù)閾值，可采用彈塑性損傷動(dòng)力有限元分析計(jì)算成果來評(píng)價(jià)圍巖在地震作用后的松動(dòng)程度。然后，基于圍巖地震響應(yīng)分析的波動(dòng)解法，探討了地震作用下地下洞室群的整體穩(wěn)定性評(píng)判方法，并對(duì)提出了震后加固措施效果的評(píng)價(jià)方法；結(jié)合結(jié)構(gòu)面控制型圍巖破壞的有限元分析方法，研究了地震作用對(duì)地下洞室地震斷層結(jié)構(gòu)和塊體穩(wěn)定的影響。
    

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