我国水能资源丰富,河流水能资源理论蕴藏量6.76亿千瓦,技术可开发容量4.93亿千瓦,经济可开发容量为3.78亿千瓦,居世界首位。受地形和气候条件的控制,我国的大多数水电资源都在高山峡谷地区。随着国家水电事业的发展,水利水电工程中经常会遇到地下洞室的设计问题。因此地下洞室工程在水利水电资源开发中具有重要的地位和意义,有着非常重要的现实意义。 国内外许多学者对地下工程做了大量的理论和实践研究工作。在研究中,许多数值模拟计算模型被采用,计算结果表明了数值模拟的合理性。近年来,国内许多地下工程也都采用了数值模拟的方案进行设计。 本文基于ANSYS有限元仿真分析软件,首先研究了水工结构工程中的非线性有限元的弹塑性基本理论,明确了在弹塑性基本理论下材料的基本方程、本构关系和屈服准则。在此基础上大量阅读已有的有关水利工程数值模拟方面的文章,了解数值模拟在水工结构工程中的常用方法。接着紧密结合察汗乌苏水电站工程,详细研究了地下工程主要构造数值模拟的原理及其在ANSYS有限元仿真分析软件中具体实现的方法。最后,对察汗乌苏水电站工程的泄洪洞闸室进行了数值模拟建立了三维有限元模型,模拟了洞室的开挖、锚固和正常蓄水等过程,计算了不同工况下围岩的位移和应力状态,分析了开挖工况的围岩稳定性,并使用降强法得出开挖工况下闸室的稳定系数。在正常蓄水位闸门挡水工况下对闸室底板和闸室砼大梁的应力状况和开裂区做了一些分析。