深埋引水隧洞不同排水方案渗流场及衬砌外水压力研究

深埋长引水隧洞排水措施的布置与隧洞渗流场及衬砌外水压力关系密切,是保证围岩及衬砌结构安全的重要举措.结合滇中引水工程大理Ⅱ段深埋长引水隧洞,采用ABAQUS数值模拟的方法对不同排水方案下隧洞渗流场及衬砌外水压力变化规律进行了研究.结果表明,排水措施的布置能有效降低衬砌外水压力,但不同部位降低幅度不同,排水孔附近衬砌外水压力降低幅度较大,距离孔越远水压降低幅度越小;且排水孔数量越多,衬砌全范围内水压力降低越明显.研究结果可为西南深埋长隧洞工程防排水系统设计提供借鉴和参考.     

不同防排水条件下深埋隧洞衬砌外水压力研究

深埋隧洞的高外水压力问题影响隧洞开挖过程围岩稳定及衬砌结构安全.结合某调水干渠深埋引水隧洞,建立稳定渗流计算模型,考虑隧洞不同防排水条件和岩层分布,模拟计算隧洞衬砌外水压力及其折减系数取值方法.研究表明,采用排水孔和固结灌浆联合防渗加固措施可减小深埋隧洞洞室衬砌所受外水压力;而上覆地层存在隔水层较均质岩层隧洞衬砌外水压力有所降低;地勘规范估算所取的折减系数过于保守,隧洞衬砌处外水压力水头与地下水位的比值作为衬砌外水压力折减系数更为合理.     

岩溶地区引水隧洞排水技术研究

为解决岩溶地区引水隧洞安全稳定问题,采取"堵、排"结合设计原则,在减少衬砌外水压力同时避免地下水位过度降低从而影响隧洞周边水环境.利用解析法推导衬砌排水量和衬砌背后外水压力之间的关系,并采取数值计算的方式计算,得出以下结论:(1)推导出岩溶地区隧洞衬砌背后水压力函数关系式;(2)推导出排水减压阀出水口流速关系式;(3)推导出排水量与衬砌背后水压力之间关系式;(4)不同渗透系数下,隧道施工和运营期地下水位变化规律.     

锦屏二级水电站引水隧洞减压孔布置方案优化

以锦屏二级水电站引水隧洞为研究对象,以衬砌最大压应力为目标,对减压孔布置方案进行优化分析。考虑减压孔孔径、间距和入岩深度的影响,通过正交设计数值试验,确定这几项因素对衬砌外缘水压力的影响程度从大到小排列顺序为:减压孔入岩深度、孔径、间距,且随着孔隙水压力的增大,不同布置方案对泄压效果的影响逐渐减弱,衬砌安装1周后,其影响范围达到0.3 MPa。因此,为降低衬砌外缘水压力,保证衬砌的安全性,宜优先考虑增大减压孔的入岩深度。通过极差分析,得到各因素对衬砌结构安全性的影响,并确定减压孔最优布置方案为间距2.86 m、孔径0.2m、入岩深度0.2 m。     

浅析压力钢管竖井混凝土浇筑垂直运输方案

巴基斯坦杜伯华水电站为高水头、长隧洞、引水发电项目,引水系统包括进水口、沉砂系统、引水隧洞、压力钢管平洞和竖井。引水隧洞长4875m,设计流量为29m3/s,压力钢管系统平洞-竖井分为上、中、下平洞及上、中、下竖井,上、中、下竖井高度分别为147米、174米和152米,压力钢管竖井混凝土衬砌存在着混凝土入仓和混凝土质量保证的困难。现对几种工程上常用的混凝土垂直运输方案进行比较分析,得出适用于本工程的竖井混凝土浇筑垂直运输方案。     

大型混凝土针梁钢模台车抗浮动技术研究

木里河立洲水电站引水隧洞全长16727m,圆形断面,设计采用钢筋混凝土衬砌,衬砌后断面为直径8.2m。施工中采用12m长针梁钢模台车全断面衬砌。由于混凝土浮力大,针梁台车自重难以抵消浮力,造成台车整体上浮,造成相邻仓次混凝土错台,上部钢筋局部隐显等质量缺陷。通过探索成功解决了混凝土上浮难题。     

高压引水隧洞运行期复杂承载过程数值分析

基于引水隧洞运行期受力机制,将运行期全过程分为3个阶段:钢衬单独承载,初始缝隙闭合阶段;衬砌未开裂,衬砌与围岩复杂接触联合承载阶段;衬砌开裂,内水外渗阶段。针对各阶段力学特性,分别提出钢衬单独作用弹性荷载求解方法、基于接触力法的衬砌与围岩联合承载分析方法以及考虑应力和损伤影响的渗透系数与渗透荷载计算方法。并据此编制三维有限元计算程序,对某引水隧洞运行期全过程进行数值模拟。研究结果表明:工程实例计算结果较为合理地反映高内水压力下引水隧洞运行期全过程受力特性,并为水工隧洞设计提供一种有效的分析方法。     

隔河岩电站压力隧洞预应力衬砌性态分析

隔河岩水电站压力隧洞是国内首次采用钢筋混凝土预应力衬砌结构,通过５年来对该结构的观测和资料分析表明,预应力在改善隧洞的结构应力和防止裂缝的产生方面效果显著,同时表明隔河岩采用后张法施加预应力是成功的,为今后大直径、高水头隧洞的设计和施工提供了新的途径和经验     

隧洞围岩与支护结构共同作用的模拟分析

本文在考虑隧洞围岩与支护结构的共同作用的情况下，以深圳大鹏半岛支线供水工程（沙湖～葵涌段）为背哥，用Flac数字模拟软件分析了隧洞围岩压力的分布及在衬砌上产生的应力，提出了在不同围岩、不同埋深情况下的隧洞衬砌方法。     

隧洞全断面衬砌段长度计算

隧洞混凝土衬砌在施工期发生裂缝是施工质量重点控制对象,裂缝产生原因之一就是由于混凝土的水化热反应,在衬砌混凝土内部生产过大温度应力引发的。在混凝土配比和施工工艺均一定的情况下,缩短衬砌长度是控制裂缝发生的有效措施。本文借鉴隧洞衬砌伸缩缝间距的设计理论,对隧洞衬砌段长进行简明计算,并对衬砌的拆模和养护的时间确定进行了简要分析,对隧洞衬砌防裂设计和施工有参考意义。     

富水区衬砌-围岩接触关系对外水压力影响研究

结合某大型富水区深埋隧洞工程,基于ABAQUS采用有限元分析法,通过调整过渡层渗透系数模拟围岩与隧洞之间的接触紧密程度,计算衬砌结构的受力特性,并结合规范中的外水压力折减系数法,提出合适的衬砌-围岩折减系数.结果表明:在主要考虑外水压力情况下通过调整过渡层单元的渗透系数来模拟衬砌与围岩的接触关系是合适的,围岩与衬砌的接触关系对于衬砌结构的受力有显著影响;当过渡层渗透系数增大到某一范围时,对衬砌受力影响逐渐变得不再敏感,此时基本处在衬砌与围岩之间有渗水通道的状态.当渗水通道存在时,计算外水压力时可以取折减系数在0.870左右.     

考虑外水压力的衬砌与围岩受力分析的解析法

针对我国现行水工隧洞设计规范中将外水压力视为面力通过折减系数进行简化计算与实际不符的情况,推导将外水压力视为体力,考虑地下水作用的衬砌与围岩应力位移解析解.分析隧洞渗透水压力在施工期的分布规律,并利用有限环变形协调法、计入渗透力的平衡微分方程,推导衬砌与围岩的应力、位移弹性解析解.最后以某一工程算例进行分析,研究结果表明,岩体混凝土渗透系数比值对于衬砌和围岩的应力位移有较大影响,将外水压力视为体力进行计算能节省工程材料,更符合工程实际.本文为衬砌与围岩应力位移解析解提供了理论依据,对工程设计有一定的参考价值.     

聚丙烯纤维湿喷混凝土试验与应用

松林河大金坪水电站位于四川省石棉县境内,发电引水隧洞全长5607.781m.隧洞沿途除了一条500m长的西油房断裂带之外,其余洞段的岩石自身稳定性较好.从(引)2+000～(引)5+400段由于洞轴线走向比较好,洞轴线与岩石层面的夹角为70～85度.为了缩短原混凝土衬砌方案的工期较长,保证业主早日发电的目标,引水隧洞(引)2+000～(引)5+400段全部降底扩挖后,边顶拱永久支护由原来的钢筋混凝土衬砌改为挂钢筋网掺聚丙烯纤维湿喷混凝土衬砌,并取得满意结果.     

可考虑任意围岩压力分布形式的隧道衬砌计算分析

以大型通用软件ANSYS为平台,采用静力等效原则,把压力转化为相应的节点荷载,解决了隧道围岩压力与节点位置相关又不与衬砌结构垂直的输入问题.利用ANSYS的参数化高级设计语言,编制了适合任意三心圆拱衬砌断面和不同围岩压力分布形式的隧道衬砌内力和偏心距的通用计算程序.这为隧道设计提供了很大的方便.以武广客运专线双线浅埋隧道为例进行了计算分析.结果表明:对于埋深较浅的隧道,如果拱顶围岩压力按均布进行计算,结果会产生较大误差.围岩压力仅按均布设计的隧道,拱腰易出现开裂;围岩压力仅按马鞍型设计的隧道,拱顶易出现开裂;最好采用多种围岩分布形式进行隧道设计与验算.     

水利工程中压力隧洞型式的选择与系数计算

水工压力隧洞的埋设深度决定其施工工期的长短和造价的高低。若能将隧洞内的水压力荷载传递到岩体内,而不引起岩石滑移或涌水的危险,则隧洞距地表面的距离即为压力隧洞的最小埋深。在工程实践中,确定埋深不大的压力隧洞的衬砌型式及参数应仔细研究山岩岩体的结构和应力状态,其最终方案的选择必须进行系统的数值研究。     

高水位隧道衬砌临界水头数值计算

选取2种典型隧道断面,对其所能承受的极限水头值进行分析。计算结果表明:1对设计时速250 km/h的客专双线隧道,当衬砌厚度分别为t=30 cm、50 cm时,素混凝土衬砌均不能承担任何水压力荷载,C30钢筋混凝土衬砌能承受的极限水位分别为11.2 m、34.2 m;2对设计时速200 km/h的单线铁路隧道,当衬砌厚度分别为30 cm、50 cm、60 cm时,素混凝土衬砌能承受的极限水头分别为0 m、1.0 m、5.5 m,C30钢筋混凝土衬砌能承受的极限水头分别为26.0 m、55.2 m、73.5 m;3隧道形状对所承受的极限水头值有较大的影响,单线铁路隧道比客专双线隧道更有利于承受水压力;4对于高水位隧道,应该采取"以堵为主,限量排放"的措施,降低衬砌水压力,使设计既安全又经济。     

地下有压隧洞蠕变及其稳定性分析

对于地下有压隧洞，根据流变力学的基本理论，分析了在两向等压条件下隧洞围岩流变引起支护衬砌内部及其衬砌本身流变而产生的应力和位移随时间的变化规律，建立了与时间有关的支护衬砌破坏依据，对隧洞支护设计和预计衬砌不同时期的受力和稳定性有一定的参考价值。     

地震动多角度斜入射下无压隧洞地震响应分析

为研究地震动多角度倾斜入射下无压水工隧洞动力响应特征和规律,采用黏弹性人工边界模拟无限地基的辐射阻尼和弹性恢复力,将地震动转化为人工边界节点上的节点力,以实现地震动的非一致性输入.通过ABAQUS建立水工隧洞模型,将不同入射角度P波、SV波输入模型中,分析隧洞衬砌结构的环向应力、径向应力随地震动入射角度、缩放系数、隧洞埋深、洞身直径以及衬砌厚度的变化.结果表明,同一地震动入射倾角下,随着入射方位角的增大,环向应力逐渐减小,径向应力逐渐增大.地震动峰值加速度（Peak Ground Acceleration,PGA）显著影响衬砌结构应力,并且应力数值随PGA的变化呈整数倍增大;随着隧洞埋深由浅埋向中埋、深埋发展,隧洞应力先逐渐增大后减小,后趋于稳定;随着洞身直径的增大,环向、径向应力分别受P波、SV波影响,洞身直径每增加2 m,环向、径向应力分别增大约16%、21%;衬砌厚度每增加0.1 m,径向应力降低10%左右,当地震波垂直隧洞轴线入射时,衬砌厚度超过1.0 m后,对应力的影响效果减弱.     

深埋隧洞围岩稳定性分析及结构设计研究

按照围岩是地下工程中主要的承载结构这一设计思想,应用弹塑性有限元法分析了锦屏二级水电站引水隧洞开挖及支护过程中围岩的变形规律与特征、围岩应力分布及其变化规律、塑性区范围,比较研究了不同渗控方案对隧洞围岩和衬砌的工作状态的影响,提出了较优设计方案.图4,表3,参6.     

隧洞结构受力及变形特征的离心模型试验研究

随着地下工程建筑的不断发展 ,对地下结构受力和变形估计的要求由定性走向定量 ,为此 ,结合一拟建大型地下隧洞工程 ,通过离心模型试验 ,研究了砂土中隧洞衬砌的土压力和变形特征以及施工间隙的影响。试验共做了 3个模型 ,分别模拟无间隙以及间隙高度为 10 cm和 2 0 cm的情况。试验结果表明 ,隧洞周围砂土通过发挥拱效应 ,在很小的支护压力下能够保持稳定 ,临界支护压力不仅远小于原位土压力 ,也远小于 Terzaghi松动土压力