透水理论在新疆某高压隧洞混凝土衬砌结构设计中的应用

鉴于在高水头作用下,采用面力理论设计高压混凝土衬砌结构时存在衬砌厚度过大、含筋率超标严重的问题,以体积力的形式将内水压力施加于混凝土衬砌和围岩,通过建立透水衬砌理论数值计算模型,分析混凝土衬砌的应力应变关系,并按照规范进行限裂配筋。将该方法应用于新疆某水电站发电洞衬砌设计中,并与面力理论的计算结果进行对比,发现采用透水衬砌理论设计高压隧洞的混凝土的配筋量明显减小,降低了工程投入成本。     

基于FLAC~(3D)多孔介质模型的隧洞透水衬砌数值计算分析

针对水工隧洞透水衬砌计算中存在的问题,利用FLAC3D中多孔介质流动模型并借助Fish语言实现了渗流应力的直接与间接耦合计算,在完成衬砌受力分析后编制正应力配筋程序获得相应的配筋量。实例应用结果表明,通过FLAC3D软件进行透水衬砌计算具有可行性,其可以实现直接与间接耦合,且间接耦合计算结果更接近实际情况,同时可知透水衬砌能有效节约配筋量。     

基于ANSYS的水工压力隧洞配筋计算研究

利用有限元法模拟江坪河水电站引水隧洞钢筋混凝土衬砌结构的应力分布,通过ANSYS面操作技术运用高斯积分原理求得衬砌结构内力分布,从而计算衬砌结构配筋量.计算结果与传统的结构力学配筋法计算结果基本吻合,可为同类工程提供参考.     

基于弹性力学双圆筒理论的有压水工隧洞应力计算方法

围岩为衬砌结构联合工作的承载体,根据极坐标下轴对称平面问题中的厚壁圆筒弹性力学理论,利用围岩、衬砌间的应力、位移耦合关系,建立围岩与衬砌体共同承载时的计算模型,推求围岩与衬砌体的环向、径向应力计算公式。在此基础上,根据混凝土衬砌材料的极限拉应变允许值探讨了其适用性问题,根据塑性力学中的Mises、Tresca塑性屈服条件分析了衬砌可承受的弹性极限内水压力,并深入研究了有压隧洞的混凝土衬砌结构设计中的配筋问题。实例应用结果表明,本文方法合理、有效。     

某引水隧洞工程衬砌结构分析

某引水隧洞为大型供水工程中的重要工程,全面系统地验证其衬砌结构的安全稳定性对工程意义重大。首先采用荷载-结构法对典型断面衬砌结构的配筋情况进行复核,其次采用地层-结构法,借助三维数值软件FLAC~(3D)对典型断面衬砌结构进行仿真模拟分析,并评估衬砌结构的混凝土强度是否满足要求。结果表明,引水隧洞衬砌结构应力满足混凝土强度要求,承载能力满足安全要求,为引水隧洞加固设计提供了参考。     

引红济石调水工程深埋输水隧洞外水压力计算探讨

外水压力是深埋隧洞衬砌设计中的重要荷载,且往往难以确定,结合引红济石调水工程隧洞排水系统的设计对常用外水压力计算方法进行了探讨,并提出了采用渗流理论简化计算外水压力的有效方法,得出合理的设置排水系统及进行围岩灌浆是减少衬砌外水压力和维持地下水系平衡的有效措施。     

某船闸输水隧洞施工期—运行期裂缝成因与分析

为分析某输水隧洞顺流向裂缝产生的原因及其影响,以隧洞衬砌及部分围岩为研究对象,采用考虑缝面接触问题的非线性有限元法,模拟隧洞衬砌混凝土施工及隧洞有水调试过程,对衬砌结构的温度及应力进行仿真分析。结果表明,底板裂缝发生于有水调试前,由温度应力引起;而顶拱裂缝是由早期的温度应力和隧洞有水调试产生的结构应力共同作用引起。裂缝出现后,钢筋应力及裂缝面错动位移满足承载力要求。     

压力隧洞钢筋混凝土衬砌开裂数值模拟研究

立足于直接求解压力隧洞设计所关注的衬砌裂缝条数和裂缝宽度,同时考虑混凝土衬砌的开裂、钢筋的作用、钢筋与混凝土间的粘结滑移以及围岩的作用,建立了压力隧洞钢筋混凝土衬砌开裂的数值模型,并编制了相应的计算程序。采用该计算程序对压力隧洞钢筋混凝土衬砌开裂问题进行数值模拟研究,分析了钢筋量、围岩条件对裂缝条数和裂缝宽度的影响,并着重与现行规范进行对比分析。结果表明,所建模型能反映压力隧洞钢筋混凝土衬砌作为地下结构的受力特性;围岩条件对裂缝条数和宽度均有明显影响;压力隧洞钢筋混凝土衬砌限裂的关键在于改善围岩条件,不宜盲目加大钢筋量。该研究结果对压力隧洞工程实践具有一定的指导价值。     

内水外渗作用下有压管道衬砌渗透损伤耦合分析

为研究内水外渗作用下有压管道混凝土衬砌渗透损伤规律,基于弹塑性损伤有限元理论,建立了损伤度与渗透率的匹配关系,采用增量变塑性损伤刚度迭代方法,模拟了水工隧洞充水运行过程中,混凝土衬砌在渗流-损伤-应力耦合作用下的损伤过程,并对衬砌与围岩的承载比例及受力变形特征进行了分析。工程应用结果表明,混凝土衬砌损伤系数沿衬砌厚度由内而外线性减小,损伤开裂减小了衬砌的水力梯度,改善了衬砌的受力条件;洞周锚杆系统发挥自身刚度作用加固围岩,且承担内水外渗的体积荷载,提高了衬砌和围岩联合承载能力;固结灌浆对提高围岩承担内水荷载及防渗能力起主要作用。     

碾压混凝土坝层（缝）面渗流及其对坝体应力的影响

从碾压泥凝土坝的渗透特性出发,采用裂隙流模型分析了碾压混凝土坝（缝）面渗流问题,进而提出碾压混凝土坝层（缝）面渗流对坝体应力影响的作用机理：渗流向层（缝）壁面施加垂直于壁面的法向渗透压力及平行于壁面的切向拖 Ye 力,并采用有限元数值方法具体分析了碾压混凝土坝工程实例层（ 缝）面渗流对坝体应力的定量影响。     

欠挖条件下导流隧洞衬砌结构应力应变分析

针对功果桥水电站导流隧洞欠挖情况,根据进口段欠挖典型断面建立了数值仿真分析模型,比较了不同欠挖程度下衬砌结构的受力特征,分析了衬砌和围岩间粘结强度对衬砌结构的影响,并采用内力法对衬砌内的配筋进行了复核。结果表明,随欠挖程度的增加,衬砌实际厚度减小;在外水压力作用下,衬砌变形逐渐增大,应力也随之增加,衬砌安全度逐渐减小;在衬砌与围岩间粘结强度为0.4MPa,且欠挖深度在衬砌厚度的40%(欠挖92cm)及其以上时,衬砌结构的安全将得不到保证;同时衬砌与围岩间粘结强度对边墙和底板的变形和应力影响较大,而对顶拱位置影响较小。     

水工有压隧洞单双筋衬砌结构弹性应力分析

根据弹性力学理论分别推导了裂缝贯穿衬砌后水工有压隧洞单双筋衬砌结构在不同内水压力下的结构应力计算公式,给出了开裂半径与内水压力的关系式并对完成的大比尺试验模型进行了理论计算.由计算结果发现,裂缝贯穿村砌后内水压力主要由围岩和衬砌内的环向钢筋承担,且在内水压力下单双筋衬砌结构的钢筋应力、围岩应力及开裂半径差异不大,表明衬砌内环向钢筋的主要作用是限制衬砌裂缝开度、确保衬砌完整性.围岩为主要承裁体.在水工有压隧洞衬砌结构中,在确保裂缝宽度下配王单层钢筋更为经济.     

引水隧洞二衬刚度与施作时机优选及系统构建

二次衬砌结构刚度与施作时机优选是隧洞工程中关键问题之一,对于引水隧洞穿越软弱流变围岩洞段则尤为突出。为研究引水隧洞开挖过程中时空效应耦合作用对二衬优选的影响,基于现场围岩和支护结构实测应力变形数据,采用三维粘弹塑性有限元方法,结合开挖和支护设计实际工况考虑二次衬砌施作距掌子面不同距离和不同二衬刚度(厚度),分析了围岩变形、二衬内力及变形的变化规律。结果表明,二衬刚度对二衬时机的优选影响不大,围岩应力的释放及围岩变形为二衬时机优选的关键因素,最后针对设计和施工人员开发了二衬支护结构优选系统。研究成果和优选系统可为类似隧洞工程施工和设计提供参考依据。     

锦屏一级水电站右岸导流洞衬砌破坏特征三维数值模拟

针对锦屏一级水电站右岸导流洞衬砌结构开裂、破坏现象,基于锦屏一级水电站右岸地下厂房和导流洞地质资料,建立了三维地质概化模型,利用三维数值模拟方法模拟了其破坏机制,分析了右岸导流洞衬砌结构破坏的成因。结果表明,右岸导流洞所赋存的地质环境是其开裂破坏的基本条件,复杂的受力条件和受主厂房持续开挖卸荷的影响以及副厂房端墙和导流洞之间岩柱应力场发生过大规模持续地叠加调整引起持续重复地扰动是其开裂破坏的主要原因,为导流洞加固设计提供了技术支撑。