本课题旨在研究如何建立地下洞室群及厂房结构的地震反应数值仿真模型。研究以溪落渡和小湾水电站及琅琊山抽水蓄能电站为工程背景,以工程地质调查为基础,以岩石力学及水工结构、高性能计算与仿真等学科的交叉结合为出发点,考虑了初始地应力场、厂房洞室分布开挖过程及柔性支护、软弱围岩的材料弹塑性、连续节理面的接触非线性、断续节理的断裂退化特性、围岩-厂房结构的相互作用等主要影响因素,以有限元法、有限差分法为手段,建立了进行大型地下厂房-洞室群静、动力反应分析的数值仿真模型;以大型商用软件为平台,通过自编程序开发了基于粘弹性边界、粘性边界、廖振鹏型透射边界的地震波竖直入射及斜入射的计算程序;结合多个工程实例进行了仿真计算,得到了地下洞室围岩及厂房结构的地震时频域反应特点;根据监测点位移是否突变、系统不平衡力是否收敛、塑性区是否贯通等判据进行了洞室围岩稳定性判别;基于强度折减法得到了洞室动力稳定安全系数;探讨了比例边界有限元法及三维非连续变形分析方法在考虑诸多复杂影响因素时的可行性。本课题的研究思路、方法及成果可为大型地下厂房-洞室群的地震灾变分析及控制提供有益参考,为此领域的研究进展积累宝贵经验。
英文主题词underground caverns;powerhouse structures;seismic analysis;numerical model;simulation by computer