惠州抽水蓄能电站地下高压钢筋混凝土岔管三维有限元分析

采用三维弹塑性有限元数值方法,对惠州抽水蓄能电站引水隧洞的高压钢筋混凝土岔管在施工开挖、充水运行以及放空检修三种工况下进行了计算分析,特别地比较了充水运行工况下内水压分别以面力和渗透体积力施加于衬砌的两种算法,验证了地下高压钢筋混凝土岔管按透水衬砌设计时内水压按渗透体积力计算的合理性,并对衬砌的配筋及最大裂缝宽度进行了探讨.     

地下钢筋混凝土岔管有限元简化计算

结合蒲石河抽水蓄能电站地下引水高压钢筋混凝土岔管实例,利用弹簧简化模型,应用三维有限元非线性计算方法,分析研究了地下钢筋混凝土岔管在充水运行与放空检修工况下,衬砌、钢筋的应力与变形。通过分析计算结果得出衬砌厚度的合理取值,并对衬砌的配筋及最大裂缝宽度进行探讨。     

蒲石河抽水蓄能电站钢筋混凝土岔管有限元计算

结合蒲石河抽水蓄能电站地下引水高压钢筋混凝土岔管实例,利用弹簧简化模型,应用三维有限元非线性计算方法,分析研究了地下钢筋混凝土岔管在充水运行与放空检修工况下,衬砌、钢筋的应力与变形.通过分析计算结果得出衬砌厚度的合理取值,并对衬砌的配筋及最大裂缝宽度进行探讨.     

隧洞岔管高压压水试验及成果分析

荒沟抽水蓄能电站地下厂房为埋深约300m的地下洞室群,压力管道最大工作水头为700m左右,均为钢筋混凝土衬砌。因此,在引水岔管采用合理的试验方法,进行高压压水试验,从而测定高压岔管部位围岩在高水头下的渗透特性、渗透稳定性及临界压力。     

浅埋高压钢筋混凝土岔管安全性分析

浅埋高压钢筋混凝土岔管结构一般受力复杂,其安全与否不仅仅是衬砌结构强度满足要求,还要考虑到施工和运营过程中围岩的稳定;最小覆盖层厚度;渗透失稳及水力劈裂等多项安全性能。利用三维非线性有限元数值分析方法,对某浅埋高压混凝土岔管进行了非线性仿真模拟,得到了各施工步衬砌结构、围岩及支护的情况。对衬砌裂缝及多项安全性进行了分析,结果表明:采用边开挖、边喷锚,衬砌一次成形的施工工序基本合理。结构在运行阶段,岔裆处将出现裂缝,最小覆盖层厚度满足要求,不会发生渗透失稳,但在岔裆处将发生一定规模的水力劈裂。     

广蓄二期工程高压岔管渗漏问题的探讨

广州抽水蓄能电站二期工程装机120万kW，一洞四机布置，主洞及高压岔管为钢筋混凝土衬砌，承受最大静水头610m。由于位于高压岔管上方兼作排水廊道的地质探洞离岔管过近（只有32m），它们之间的围岩的水力梯度达19m，加上灌浆工艺有缺陷，地质上又存在微张结构，因而在水道首次充水过程中，高压岔管围岩发生局部水力劈裂，地质探洞出现大量漏水，漏水量高达32L／s。经对高压岔管进行化学灌浆封堵和对地质探洞做部分回填封堵以延长渗径、减小水力梯度的处理后，漏水量减小到2．5L／s , 说明这些处理措施得当，效果显著。     

高压引水隧洞渗流分析研究

应用FLAC3D程序对可卡可多辛克雷尔水电工程两条高压引水隧洞三种工况的渗流场进行了数值仿真计算,研究了高压引水隧洞采用透水衬砌设计时,渗流场中水压的变化情况。结果表明:固结灌浆对降低隧洞的渗透压力有显著效果,一定要保证灌浆深度和质量;在施工完建期和检修期,隧洞的外水压力明显大于内水压力,充水运行期内外水压差别不大;检修期,放空速度对于引水隧洞的孔压变化情况有着十分显著的影响。     

动力荷载作用下裂缝水力劈裂效应研究

在动力荷载作用下,高坝等建筑物内含水裂缝的快速闭合将产生较大的附加水压,导致裂缝失稳破坏.假定裂缝形状为半椭圆形,裂缝边缘张开闭合速度呈正弦规律变化,在此情况下,推导出裂缝在动力荷载作用下因水压缩产生的缝内附加水压计算式.通过实例,分析了裂缝边缘张开闭合速度、排水率和裂缝初始张开宽度对缝内最大附加水压及裂尖应力强度因子的影响规律.研究表明,随裂缝边缘张开闭合速度的增大,最大附加水压逐渐增大,计算实例的缝内附加水压是初始水压的1.798倍;随着初始裂缝宽度的增大,最大附加水压迅速减小;随着裂缝排水率的减小,附加水压及裂尖强度因子迅速增大.     

深圳抽水蓄能电站引水道首次充水试验研究

结合深圳抽水蓄能电站引水道首次充水试验过程,在施工支洞堵头、厂房排水廊道等部位布设量水堰,在高压岔管和地下厂房埋设渗压计、钢筋计进行充水过程监控,充水完成后,监测数据结果表明引水道总渗水量不大,说明引水道充水成功.引水道充水完成至今,引水道各主体工程状态正常,说明引水道设计合理,施工质量良好,结构安全可靠.     

天生桥二级水电站引水隧洞设计

天生桥二级水电站引水隧洞长 ,埋深大 ,外水压力高 ,沿线工程地质和水文地质条件极其复杂。结构设计采用新奥法施工 ,衬砌采用限裂设计 ,对高达 4MPa的外水压力段 ,采用加厚衬砌、高压固结灌浆及排水措施 ,对断层破碎带、岩溶洞穴、暗河等不良地质洞段 ,采用高压固结灌浆和灌浆孔内布设锚杆加固围岩、再用桩管、管梁、明钢管、拱桥等结构通过 ,取得了良好的效果和施工经验     

浯溪口水利枢纽工程8号坝段底板裂缝处理

受混凝土浇筑温控、坝基地质条件及后期养护等因素的影响,浯溪口水利枢纽工程8号坝段混凝土基础作为临时导流明渠底板过流后产生了1条垂直于水流方向的贯穿裂缝。为保证大坝安全,采用在裂缝两侧预钻斜孔后安插对向锚筋和埋设灌浆管的措施进行化学灌浆处理。化灌完成后,对裂缝部位进行压水检查和超声波检测。结果显示:裂缝部位透水率为零,跨缝波速较处理前有显著提高,表明裂缝已充填密实,开裂混凝土粘结良好。该方法适用于处理大体积混凝土贯穿裂缝,可供类似工程借鉴。     

预应力钢筒混凝土管体外预应力加固试验研究

预应力钢筒混凝土管(PCCP)断丝后,管芯混凝土在荷载作用下会发生开裂,影响PCCP的承载能力。目前针对PCCP断丝管的加固有多种方法。其中利用钢绞线施加体外预应力加固PCCP断丝管的方法能够主动补偿由于断丝导致的预应力损失,同时做到整个管线减压不停水。本文通过PCCP加载-断丝-管体管芯混凝土开裂-减压-施加体外预应力-加载到设计荷载的全过程原型试验,研究了PCCP体外预应力加固效果。并针对试验过程中各阶段PCCP管体的力学特性和变形特点进行分析。试验结果表明,通过钢绞线对PCCP断丝管施加体外预应力进行加固,管体裂缝闭合,承载能力恢复至设计内压0.9 MPa,钢绞线仍处于弹性阶段,管体水密性良好,加固效果明显。     

高压水工隧洞钢筋混凝土衬砌裂缝开度计算方法评析

针对在复杂工作条件下的高压水工隧洞衬砌裂缝宽度的计算问题,基于国内外现有主要裂缝计算方法理论基础,通过研究内水压力、隧洞半径、衬砌厚度、保护层厚度、围岩抗力、混凝土抗拉强度以及衬砌配筋率等参数对衬砌裂缝开裂特性和扩展规律的影响,结合某抽水蓄能电站高压水工隧洞工程案例,开展各裂缝计算方法的综合评析。结果表明:(1)对高压水工隧洞衬砌而言,衬砌裂缝宽度主要受内水压力、围岩抗力和钢筋应力参数的影响,其中内水压力的影响最为显著;(2)由于裂缝开展规律不同,基于一般混凝土构件建立的裂缝计算方法不适用于高压水工隧洞,并且计算结果明显与实际情况差别较大;(3)弹性地基梁方法对高压水工隧洞衬砌裂缝宽度计算较为合适。     

岩石围岩盾构钢筋混凝土内衬高内压输水隧洞受力简化分析方法

长距离输水工程在穿越城市群时,往往需要深埋以规避地表及浅层地下的各类建(构)筑物。这种情况下盾构隧洞成为极具优势的选择方案。当这种深埋隧洞的围岩具有较好承载能力时,可以采用钢混凝土内衬与盾构组成复合衬砌,与围岩一起共同承担管道内的高内水压力。而这种隧道结构的内衬往往会发生开裂,进而改变其受力特征,此时内衬、盾构管片与围岩如何共同受力成为了工程设计的重点和难点,对此目前还没有成熟的计算方法和规程。针对钢筋混凝土受内水压开裂后的受力变形特点,提出了钢筋混凝土内衬开裂后刚度减少的等效刚度计算方法,计算在内水压力作用下复合衬砌与围岩共同作用的受力特点。结果表明:当围岩弹性模量达到2 GPa时,这种结构可以具有较好的承载能力;当围岩弹性模量达到5 GPa时,可以承担1 MPa以上的内水压力,围岩具有较好的利用价值。研究结果为盾构钢筋混凝土内衬高压输水隧洞联合受力提供了简化的计算方法。     

蒲石河抽水蓄能电站输水系统岔管段混凝土衬砌施工

水电站地下输水系统岔管段结构复杂,大部分为空间异型曲面,其衬砌具有材料投入大,模板及钢筋形式复杂,施工工期长等特点。为此,蒲石河工程对岔管段混凝土衬砌施工方案进行了优化,取消了模板排架,标准模板采用3015和1015钢模板,异形部位采用木模板,支撑形式为外拉内撑,整体受力结构以拉条拉力为主,脚手架管支撑辅助。通过在3号尾水岔管段实践表明,衬砌方案合理、可靠,节省了成本,保证了工期。     

寒冷地区某渡槽裂缝成因及钢筋锈蚀对耐久性影响

北方寒冷地区某大型调水渡槽,采用大跨度三向预应力钢筋混凝土结构。在其施工建设期间,检查已建渡槽槽墙表面有竖向长裂缝、流白膏、碱蚀渗水的现象,敲击墙面内部有空鼓声音。为了研究上述问题,采用理论分析、数值计算方法,从预应力张拉、积水冻胀、环境温度等方面考虑,分析表明槽墙表面裂缝和内部空鼓缝是积水冻胀造成的。非线性有限元精细模型计算和钢筋锈蚀耐久性分析结果表明:(1)冻胀量达到0.4%时,管周边出现纵向拉裂缝,当冻胀量达到1%时,表面开始出现竖向裂缝,冻胀量达到3%时,表面形成长裂缝,内部空鼓缝贯通;(2)灌浆孔道有空气和积水恶劣工况下,预应力钢筋发生锈蚀,速率达到0.102 mm/a;空鼓缝深度8 cm且管内破裂进水,其锈蚀速率为0.024 mm/a,15 a后其重量损失率即可达6%;当空鼓缝深小于8 cm时,10 a后竖向普通钢筋的锈蚀将致槽墙生成新的锈胀裂缝。建议对渡槽进行二次灌浆并控制好灌浆质量及做好保温和防水措施,防范渡槽产生新裂缝。     

基于示踪法的土石坝裂缝发育深度检测及成因分析

根据探地雷达的检测原理,引入与土体介电常数差异较大、具有强烈反射性的示踪剂,结合探地雷达技术来检测某黏心墙土石坝裂缝的发育深度。通过对灌入示踪剂前后探地雷达检测剖面图像裂缝深度的对比分析,发现裂缝深度检测值提高了20%~50%。通过对坝体监测资料中坝体变形、库水位和裂缝开度进行相关性分析,发现土石坝正常运行情况下,坝体前后变形、水平竖向变形的不一致会引起坝体的开裂,库水位的变化是导致土石坝坝体开裂的主因。通过对坝体的裂缝发育深度的检测以及裂缝成因分析,为土石坝工程的管理和维修加固提供了科学的决策依据。     

水工隧洞钢筋混凝土衬砌水压致裂分析方法研究

引入具有水力耦合属性的内聚单元模拟衬砌裂缝、衬砌-围岩交界面,以反映缝隙的位移非连续特征以及内部压力水体的流动特性.结合渗流-应力间接耦合方法,提出了水工隧洞钢筋混凝土衬砌水压致裂算法,探究了衬砌裂缝发展历程、裂缝宽度演化以及缝隙内部水压力传递特征等,并基于此系统分析了衬砌-围岩有条件联合承载特性的影响.计算分析表明,...     

引黄工程钢筋混凝土岔管应力分析

对山西省引黄工程中的钢筋混凝土岔管高应力的原因进行了分析，认为与围岩边界的温度低、约束力强有很大关系。在缺乏足够水位资料情况下，由于发现了最初通水时有一水位升高而岔管温度不变的极短时段，成功地进行了应力分解。为证实岔管是否处于弹性工作状态，提出用径向截面上的应变线性分布系数作为衡量的标准。结果表明，绝大部分截面的线性分布系数均接近于1，证明了岔管整体工作性态良好以及本观测系统已经达到很高的精度。研究发现。线性分布系数是混凝土“微裂缝”发展程度的有效指示器，为今后进一步研究洞室衬砌应力增加了一条新的途径。