通水冷却对隧洞衬砌温度应力的影响

以白鹤滩水电站泄洪洞为研究对象,运用三维有限单元法模拟龙落尾段衬砌混凝土的施工过程和通水冷却措施,通过比较衬砌底板代表点的最高温度、最大内表温差、最大拉应力以及最小抗裂安全系数,分析通水冷却各因素对泄洪洞衬砌混凝土温度和温度应力的影响。结果表明:通水冷却能够有效降低衬砌混凝土最高温度、最大内表温差和最大拉应力,提高衬砌混凝土的抗裂安全性;冷却水温、通水时间、通水流量、水管间距等因素中,水管间距对衬砌混凝土温度和温度应力的影响最为显著。     

结构尺寸对有压洞衬砌温度应力的影响

圆形有压泄洪洞结构尺寸包括洞径、衬砌厚度及分缝长度,是影响有压洞衬砌混凝土温控防裂的重要结构要素。对圆形有压泄洪洞进行不同洞径、不同衬砌厚度、不同分缝长度的温度场及温度应力场影响分析。结果表明,结构尺寸是影响有压洞衬砌混凝土温度应力的重要因素。一方面,洞径和分缝长度对衬砌温度场影响不大,而衬砌厚度越大,衬砌内部温度越高;另一方面,结构尺寸越大,衬砌温度应力越大,混凝土更容易出现裂缝,也因此要求施工中采取更严格的温控措施。     

泄洪洞混凝土衬砌温控方案研究

为寻求衬砌混凝土的有效温控防裂措施,结合某泄洪洞混凝土衬砌实际情况,在考虑了混凝土热力学参数随龄期变化、混凝土实际浇筑过程对温度应力影响的基础上,设计不同的温控方案,利用大型有限元软件对泄洪洞衬砌混凝土温度场、温度应力场进行了三维仿真计算.结果表明:衬砌混凝土浇筑完后第2天达到最高温度,第3天表面出现较大的拉应力,混凝...     

厚壁衬砌混凝土温度应力仿真分析

隧洞衬砌混凝土厚度相对较小,洞内环境气温稳定、变幅不大,一般认为由温度应力导致衬砌结构开裂的可能性较小,因此采取温控措施的重要性常被忽视。针对衬砌混凝土的裂缝预防问题,以河口村水库泄洪洞厚壁衬砌工程为例,采用三维有限元方法,分析浇筑方式、浇筑温度等因素对衬砌混凝土温度应力的影响。结果表明,降低浇筑温度、采取通水冷却及表面保护措施可以达到温控防裂的目的,衬砌厚度越大,越应对衬砌混凝土温控引起重视。     

大型地下洞室衬砌混凝土温控防裂研究

随着现代地下工程规模不断增大,地下工程混凝土温控防裂问题也越来越突出,需引起更多重视。采用有限元法对地下洞室衬砌结构进行施工期温度及温度应力仿真,重点对衬砌厚度、分缝长度、围岩弹模及约束情况、洞室气温等进行敏感性分析,归纳影响地下洞室衬砌结构温度裂缝产生的主要因素。结果表明,结构分块尺寸及约束条件等对衬砌结构温度应力影响较大,施工过程中应根据需要采取适当温控措施降低最高温度、减小结构约束情况,进而减小温度应力,以提高地下洞室衬砌结构抗裂安全。更多还原     

溪洛渡水电站大型泄洪洞高强度衬砌混凝土温控设计

溪洛渡水电站泄洪洞衬砌混凝土标号高,夏季施工时易产生裂缝。本文用DTSSA软件进行三维温度和应力仿真分析,以无压段衬砌混凝土为研究对象,计算施工期混凝土最高温度和温度应力。对影响混凝土温度应力的因素进行敏感性分析,提出了实际的温控措施。     

导流洞衬砌混凝土低温季节浇筑温控方案优选

乌东德水电站导流洞断面尺寸大,衬砌混凝土抗裂安全性要求高,低温季节浇筑施工难度较大,为了研究乌东德导流洞低温季节浇筑的温控防裂问题,采用三维有限元法模拟衬砌混凝土的施工过程和温控措施,针对1.2 m衬砌厚度的断面,综合考虑分缝长度、浇筑温度、通水水温、是否保温四个方面进行数值分析。经过全面对比分析各种温控方案下衬砌混凝土中间断面代表点的温度应力历时曲线,得出如下结论:在低温季节施工过程中,衬砌混凝土仓段的分缝长度应为6~9 m,必须采用有效的保温措施。     

新疆大石峡水利枢纽无压泄洪洞衬砌混凝土温控防裂研究

受高速水流长期冲刷作用的影响,泄洪洞衬砌混凝土一旦产生裂缝,必将引起过流面的空蚀破坏,进而影响工程的正常稳定运行。因此,对泄洪洞衬砌混凝土进行温控防裂研究具有重要意义。依托大石峡水利枢纽泄洪排沙洞工程,采用三维有限元法,计算分析了不同温控措施下泄洪洞衬砌混凝土温度及温度应力的变化规律,论证了不同温控措施的适宜性。结果表明：喷雾洒水措施对改善衬砌混凝土表面温度应力具有一定的效果,并对混凝土干缩裂缝有明显的抑制作用;通水冷却措施主要侧重于改善衬砌混凝土内部的温度和应力状况,但会促使降温过程提前产生,增加早期开裂的风险,因此在施工过程中应严格控制混凝土降温速率和早期降温幅度,建议控制混凝土降温速率不超过2.0～2.5℃/d;施工初期和冬季低温时期均是温度裂缝发生的较危险时段,以冬季保温措施配合施工期的降温措施可以获得更佳的效果。研究成果可为类似泄洪洞工程衬砌混凝土的温控防裂设计与施工提供参考。     

混凝土强度等级和类型对地下厂房岩锚梁混凝土温控的影响

利用有限元法,对某水电站地下厂房岩锚梁进行三维有限元仿真计算。通过比较岩锚梁中间断面代表点的最高温度、早期最大拉应力、最小抗裂安全系数等,分析不同混凝土强度等级和类型对岩锚梁混凝土温度场与温度应力场的影响规律。研究结果表明,混凝土强度等级越高,岩锚梁混凝土的最高温度、最大内表温差、最大拉应力值越大,最小抗裂安全系数越小;相对于常态混凝土,泵送混凝土各特征值均偏向于不利,温控防裂措施要求更加严格。     

灌浆预应力高压引水隧洞衬砌结构设计计算研究

到目前为止,水电站高压引水隧洞灌浆预应力抗裂设计还没有详细的计算方法。为此,结合某水电站引水隧洞设计,采用有限元法,比较了非正常工况下不同衬砌厚度时衬砌的变形和应力状态,得出衬砌厚度为40~50 cm时较为合理。     

溪洛渡导流洞衬砌混凝土温控防裂研究

溪洛渡水电站导流洞衬砌混凝土在施工初期出现了部分裂缝,在弹性徐变温度应力计算原理基础上,采用ANSYS有限元程序,模拟实际施工过程,对导流洞衬砌混凝土温度和温度应力进行了三维有限元仿真分析。根据计算分析结果,认为衬砌结构产生裂缝的原因主要有混凝土温升高、温降快、养护措施不当、洞内气温过低、围岩强约束等,最后提出了满足温控防裂要求的温度控制措施和方案。提出的优化配合比、洒水养护、分缝分块以及冬季封洞保温等温控措施,在导流洞衬砌混凝土后期施工中得到采用,有效地防止了裂缝的进一步发展。     

三板溪泄洪洞衬砌混凝土裂缝发生与发展过程

以三板溪水电站泄洪洞为研究对象,采用三维有限元法对施工过程进行仿真,通过对边墙温度场、温度应力分布规律和变化发展规律进行分析,认识到其衬砌混凝土裂缝多而杂乱。夏季施工裂缝发生与发展过程为边墙施工横缝在3 d左右张开;7 d左右,边墙的左、右下角和左上角三处均可能产生裂缝;7～28 d则主要是裂缝扩展和加深;至冬季,中央部位裂缝可能进一步扩展和加深成贯穿裂缝。夏季施工时,必须采取有效的温控措施,以防止裂缝的发生、发展。     

直墙半圆拱导流洞衬砌结构优化研究

根据国内外对于地下洞室围岩稳定性及衬砌结构优化设计的研究思路,运用ANSYS数值分析软件对某直墙半圆拱导流洞工程进行分析,选取典型断面建立有限元分析模型。分析开挖期的围岩应力分布情况与变形规律,优化后运行期围岩及支护的稳定性态。得出如下结论：隧洞全段采用分层开挖、喷锚支护的开挖支护方案,对衬砌结构进行优化验算后,对于Ⅲ1类围岩采用70cm厚的C25钢筋混凝土衬砌;Ⅲ2类围岩采用90cm厚的C25钢筋混凝土衬砌;IV类围岩采用90cm厚的C25钢筋混凝土衬砌。     

高地温条件下深埋隧洞围岩温度—应力分析及施工对策

以位于西昆仑山区的齐热哈塔尔水电站引水发电隧洞高地温洞段为例,初步分析了工程区隧洞高地温洞段大地热流背景及其形成机理,针对隧洞围岩的高地温分布特征,建立典型高地温洞段地质模型,利用有限元软件模拟隧洞施工贯通通水后的围岩岩体温度场,并由此来推断热应力对于围岩稳定性的影响。结果表明,围岩温度90℃以上、空气温度50℃以上的高地温洞段,内外温差大于10℃(里低外高),若采用无衬砌和一次支护方案对高地温洞段围岩进行支护,该洞段内大部分区域的最大主拉应力将超过C25混凝土的抗拉强度,易产生整体拉裂破坏;若采用钢筋混凝土衬砌结构方案,则可以通过增加衬砌结构的配筋量来降低其最大主应力值,此时隧洞围岩及衬砌结构均未出现整体拉裂破坏。研究成果能够为保证该高地温隧洞的安全运行提供可靠的设计依据。     

软岩隧洞二次衬砌的裂缝特性与成因

某大型灌溉工程中的引水隧洞，二次衬砌产生了严重裂缝．通过对不同洞段的衬砌变形、裂缝的发生发展以及衬砌与围岩温度的跟踪观测，获得了二次衬砌的应力变化与发展规律、混凝土的收缩曲线及影响因素、裂缝的产生时间与发展变化特性、温度应力的分布与变化过程．各种观测结果规律性好、相互印证，为裂缝的原因分析提供了可靠的依据．综合分析监测结果得出：隧洞二次衬砌的纵向裂缝与横向裂缝产生的原因是不同的，纵向裂缝是由于围岩压力和混凝土的收缩应力共同作用的结果，横向裂缝是由于混凝土的温度应力和收缩应力共同作用所致。     

高温热害水工隧洞支护结构受力分析数值模拟研究

为得到高温热害水工隧洞支护结构的受力机理,以新疆某引水隧洞为例,通过理论计算并使用ANSYS建立热-固耦合模型,对高温热害隧洞支护结构的受力特征进行了计算和分析。结果表明:在围岩与混凝土间设置隔热层能显著改善一期混凝土衬砌的受力情况,衬砌平均应力减小约46%,对二期混凝土无明显影响;隔热层会使支护结构的平均位移增大约14%;隔热层能显著提高一、二期混凝土的安全系数,其均值>1。对隧洞进行喷锚支护并对二期混凝土进行配筋后,隔热层+一期混凝土+二期钢筋混凝土组成的支护结构可以满足工程安全性的要求,可应用于实际工程中。     

锦屏电站左岸导流洞衬砌及其与洞壁围岩间相互作用研究

采用非线性有限元法,对锦屏电站左岸导流洞的典型剖面K0 434 m进行了精细模拟,以洞室开挖后的应力场为初始应力场,研究了衬砌结构应力以及衬砌结构与围岩接触截面间的相对变形和应力,预测了衬砌结构与围岩接触截面间拉应力超过允许脱空应力的部位,分析了左右边墙、底板和顶拱所承受的弯矩、剪力,进而按内外侧不对称配筋进行设计,计算了洞室各部位内外侧所需的配筋面积,为今后的衬砌施工设计提供参考.     

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。     

回归应力场下的大型地下岔管围岩稳定及衬砌结构分析

根据实测点反演研究区域的初始应力场是地下洞室围岩稳定性分析的首要工作。采用有限元模拟中常用的多元线性回归与逐步回归相结合的方法,结合某水电站地下尾水岔管段区域地形地质条件回归得到初始应力场,并在较准确的回归应力场下,研究该大型地下岔管在完建、运行和检修工况下衬砌厚度对围岩稳定及衬砌结构本身的影响,提出较合理的支护措施。