因工程处于高地震区，调压室井筒直径为22 m，高度达93 m，其中井筒高度1/3在地面以上，为高耸结构，地震对结构安全性的影响至关重要。同时调压室紧邻电站厂房后边坡布置，为避免由于调压室衬砌结构开裂造成内水外渗对厂房后边坡稳定的影响，井筒衬砌结构按限裂设计。为详细分析调压室在各种工况下的受力情况，采用ANSYS软件对其进行了三维有限元计算分析。
（1）计算模型及参数
根据计算截面沿压力水道轴线方向选取146.2 m（X向）×110 m（Z向）×178 m（Y向）的范围建立三维模型（见图9.4-4），整个模型采用SOLID45单元进行模拟。岩体采用Drucker-Prager弹塑性材料模型，混凝土衬砌采用线弹性材料模型。混凝土弹性模量取为28 GPa，泊松比取为0.167。计算中使用的岩体力学参数见表9.4-2。
表9.4-2 岩土体材料参数
由于借助表面效应单元施加静水压力荷载，不同水位下的有限元模型基本相同，只是在网格单元方面略有调整。正常蓄水位下有限元模型共剖分45584个单元、49902个节点，校核洪水位下共剖分47468个单元。
图9.4-4 1/2计算模型网格
（2）计算工况
①运行期工况：调压室衬砌结构在静水位及最高涌波水位下的应力应变。
②地震工况：在运行期工况的基础上，施加地震动作用，采用时程法计算分析。(www.xing528.com)
（3）计算结果
①在最高涌波水位静水压力的作用下，调压室衬砌在压力管道进口高度附近，以及地表高度位置处有最大的径向位移，位移值是0.734 mm。从位移沿内井壁高度的变化规律来看，阻抗孔的存在和围岩的约束使得沿井深增大的位移呈现波动，在一定程度上阻碍变形的增加。
②从三维计算结果可以看出，调压室在内水压力作用下，井壁环向拉应力较大，达到了1.48 MPa。设计中结合结构力学法及二维有限元的计算结果，确定采用预应力锚索结构，有效地降低了衬砌结构的应力，选择合理的设计参数后，可以保证衬砌结构满足限裂要求。
③地震加速度引起的衬砌上的动应力较小，阻抗孔以上衬砌的第一主应力不超过0.88 MPa（拉应力），第三主应力在-0.09 MPa（压应力）～0.12 MPa（拉应力）以内。从计算结果看，调压室衬砌结构在地震作用下，附加应力小于正常运行情况，结构设计可靠。
运行期工况调压室衬砌结构的径向变形和应力结果见图9.4-5至图9.4-8。
图9.4-5 静水位工况调压井衬砌径向位移
图9.4-6 静水位衬砌结构环向应力
图9.4-7 最高涌波水位调压井衬砌径向位移
图9.4-8 最高涌波水位衬砌结构环向应力
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