基于FLAC3D&3DEC的洪屏抽水蓄能电站地下洞室群稳定性分析



项目简介


抽水蓄能是利用水的势能储存并发电的大型可逆水能系统。‌洪屏抽水蓄能电站位于江西省西北部,分两期建设,规划装机容量为3,000MW。本项目作为可行性研究的一部分,主要针对二期工程的电站地下洞室群稳定性进行分析。
地下厂房洞室群最大埋深达520米,主要由电站厂房、主变压器厂房和尾闸室组成。洞室大小范围为长194-230米,宽8-24.5米,高20.6-56.3米。洞室群主要位于优质砂岩的III类岩体中,现场观测到6条主要断层和4组节理。


Itasca项目职能


本项目中,ITASCA受托开展以下工作:1)评估地下厂房室布局的合理性;2)分析地下厂房室群围岩的稳定性并进行支护方案设计;3)分析室群不连续面对块体稳定性的影响。ITASCA工程师分别构建了包含主要断层FLAC3D模型和包含主要断层及四组节理的3DEC模型,FLAC3D及3DEC模型创建过程中均采用了ITASCA专业建模工具Griddle。3DEC模型采用强度折减法(SRM)对断层和节理的强度参数进行了折减,主要用于识别地下室周围潜在不稳定块体的位置和大小。根据国内行业规范,采用莫尔-库仑本构模型及现场地质工程师提供的参数模拟岩体的力学行为。


项目结果


FLAC3D数值分析结果显示,应力诱发损伤的风险并不是本项目的关键问题。预计最大变形量为78毫米,发生在电站厂房下游侧壁f275断层附近。在实施喷射混凝土衬砌及锚杆支护后,变形量减少了1-4%,而断层切割区域减少了约7-8%。靠近大断层的锚杆轴向应力将超过400MPa的设计承载力。在3DEC模型中,当断层和节理的强度折减系数为1.5时,部分岩块表现出不稳定性,表明相应区域需要额外的加固。   

基于FLAC3D&3DEC的洪屏抽水蓄能电站地下洞室群稳定性分析

图1 电站FLAC3D模型分析结果:(a)应力(b)位移;3DEC模型分析结果:(c)节理组(d)岩块稳定性分析。

         

References

HydroChina ITASCA R&D Center (2022). Stability Analysis of Rockmass of Underground Powerhouse Cavern Group for HongPing Pumped Storage Power Station Project. Report to HDEC, HIC_HP_ 01/2022 (Oct).    


基于FLAC3D&3DEC的洪屏抽水蓄能电站地下洞室群稳定性分析



关键词:3DEC ITASCA 主要断层 地下厂房洞室群 洞室群 FLAC3D模型

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