高压隧洞的设计及应力分析

对高水头大直径钢筋混凝土衬砌压力隧洞的设计准则和结构分析方法进行讨论分析，提出高压隧洞应按不衬砌隧洞进行设计，内压主要由围岩承担，衬砌的主要作用是平整洞壁，防止围岩坍落；外压有可能是衬砌设计的控制情况，增加抗外压圈的厚度能显著提高衬砌抗外压的能力。     

广蓄二期工程高压隧洞设计

广州抽水蓄能电站二期工程，在充分借鉴一期工程的成功经验和实测资料的基础上，采用透水衬砌隧洞的原理和方法，对二期工程高压隧洞进行结构设计。主要进行了有限元法高压透水衬砌隧洞和边界元法高压透水衬砌隧洞的比较分析。实践证明，运用透水衬砌隧洞的原理进行设计和分析是可行的，合理的。     

不衬砌隧洞护底准则

在水利水电工程中，不衬砌隧洞通常比混凝土衬砌隧洞经济，有时节省经费多达５０％（特别是在围岩质量好的地区修建时）。即使需要部分衬砌，不衬砌隧洞被证明很可能是比较经济的。在部分衬砌设计时，坚持某些准则，可以避免不衬砌隧洞的一些风险。     

水工隧洞衬砌结构设计的一些基本原则

1衬砌型式的选择1．1衬砌的基本类型水工隧洞衬砌按永久承载结构型式常分为不衬砌、喷锚衬砌、混凝土衬砌（包括钢筋混凝土衬砌）、钢板衬砌等几种基本类型．在混凝土衬砌中按施工方法不同又分为装配式和现浇筑衬砌两种；按应力特点可分为普通混凝土衬砌和预应力混凝土衬砌；按衬砌设计原则的不同又分为抗裂衬砌与开裂衬砌；在开裂衬砌中按是否限制裂缝宽度分为限裂衬砌与非限裂衬砌．1．Zffi岩承担内水压力的能力在有压隧洞衬砌型式选择中，围岩有无承担内水压力的能力是一个要考虑的重要因素．围岩承担内水压力的能力是指在此压力作用下…     

高拱坝水垫塘反拱底板衬砌结构的非线性静力分析

本文利用Ansys程度对高拱坝水垫塘衬砌结构进行了全过程计算。在止水结构未破坏以前，衬砌块结构可以看作是作用在弹性地基上的板，利用点-线接触单元模拟水垫塘衬砌块结构之间的接缝以及衬砌与基岩的接触，并对衬砌块与拱端支座的连接形式进行了研究；在止水结构破坏后，衬砌块结构下部受到方向向上的脉动压力和进均压力，拱的作用表现出来，并且衬砌块与基岩之间的锚固钢筋开始作用，这时的结构可看作是一种“反吊拱”。本文利用弹簧单元模拟衬砌块与基岩之间的钢筋进行计算，得到一些用于指导水垫塘设计的结果。     

不衬砌隧洞的水力特性

在水工隧洞设计中、尤其是导流隧洞，当地质条件允许时，开挖后的隧洞采取不衬砌或部分衬砌是优先考虑的方案．可减少投资和缩短工期，经济效益显著．不衬砌隧洞表面粗糙度大，水头损失大，水力特性不同于衬砌隧洞．所以，在水力计算时，必须正确地估算格率值．摩阻损失是一复杂问题，也是水力学中的重要研究课题．不衬砌隧洞的摩阻损失受糙率、断面积，变化、水流性质及隧洞埋深等影响．     

长边坡衬砌机在南水北调渠道施工中的应用

南水北调中线京石段总干渠是混凝土衬砌边坡较长的工程，其土渠段边坡长、土质变化大，一般衬砌机很难满足边坡衬砌一次到顶的要求。目前，我国生产衬砌机的时间不长，产量较少，而进口衬砌设备成本高，达不到边坡长度的要求。所以，在南水北调中线京石段应急供水工程衬砌施工中，所用的衬砌机全部为国内一些施工单位自行制作的，因执行标准不统一。技术不十分熟练，所以在使用中特别注意统一规范、随时调整，取得了较好的效果。     

长期服役下某引水隧洞素混凝土衬砌力学性态研究

东江水源某引水隧洞于2002年竣工验收，服役年限超过了20年。隧洞衬砌已经出现裂缝、脱空等病害，严重威胁结构安全。因此，对该长期服役的素混凝土衬砌进行安全稳定性分析，保证其安全运行，具有重大的工程价值。为此，依据现场回弹检测数据，采用三维有限差分法开展力学性态分析。结果表明：隧洞衬砌受力未超过混凝土强度推定值，但拱脚出现应力集中，存在一定安全隐患；衬砌整体以受压为主，底板和拱肩受拉较为严重，变形最大值出现在底板部位；衬砌受力特性差异的控制因素是衬砌厚度、地应力以及灌浆情况。计算结果体现了长期服役的素混凝土衬砌力学特性规律，和现场勘察与历年停水检修病害情况结果一致。     

万家寨引黄工程支（北）01号隧洞段新奥法施工

万家寨引黄工程支（北）０１号隧洞位于山西省偏关县境内，洞长４５８．１７ｍ，其围岩为稳定性较好的灰岩，洞的断面为门洞型。洞围岩的岩石段采用新奥法施工。施工开挖是采用光面爆破法全断面进行。炮孔直径为４０～５ｋｍｍ，其间距为１６倍直径，起爆采用塑料导爆管非电系统。锚杆支护是采用管缝式锚杆，其安全性好，锚固力强。它与围岩形成整体，起到加固作用。隧洞衬砌采用喷射混凝土，喷混凝土是用“潮料掺浆法”施工。二次衬砌依新奥法的原理平用薄层和柔性衬砌，它可减少衬砌弯距和衬砌主形失稳。这样，隧洞就可视为由岩石承载环同支护和衬砌组成的圆筒结构，达到充分发挥隧洞衬砌与岩体之间的联合作用。使隧洞围岩从施加荷载系统的构件变为承受部分荷载系统的构件。（曾昭源）     

白莲河电站引水隧洞全断面混凝土衬砌施工技术

随着水电工程施工对隧道施工质量的要求越来越高，长大隧道、甚至几百米乃至上千米的隧道也要求用整体铜模衬砌台车衬砌。提高隧道衬砌质量和工作效率是施工的最大需要。台车是隧道混凝土衬砌一次成型设备．根据隧道断面设计制造．能保证边开挖、边衬砌，整机行走采用电机一机械驱动（牵引）；模板采用全液压（丝枉）操纵，利用液压缸支（收）模机械（丝杠）锁定；在台车架上部和模板之问留有空间供安装隧道通风、混凝土输送泵管。采用全断面衬砌钢模衬砌台车施工，满足了整体支模、混凝土浇筑作业、出渣通行三个方面的要求，在保证工期和质量的前提下取得了较好的经济效益，施工技术先进、合理应用范围广泛。     

渠道(沟)衬砌工程冻害治理的新思维及试验研究

用冻土力学观点，依据渠床冻土特性，衬砌工程冻害特性及运用条件等诸多方面，提出治理衬砌工程冻害的新思维和新的技术路线，同时采用新的衬砌板型结构和新的防渗技术措施，完善衬砌工程与渠床冻土、融土的耦合关系，达到治理冻害和防渗目的，文中还介绍了原体衬砌模型的室内试验研究成果，证明了新思维的合理性和正确性。     

提高TBM施工隧洞中的六边形管片衬砌质量

六边形管片衬砌是可以在TBM高速掘进中实现快速隧洞衬砌的一种隧洞衬砌方式。但这种村砌方式也存在一定的不足：精确而敏感，不适宜于软弱围岩，弯洞段误差大，止水质量不易保证，回填蛰层需要重复灌浆等。本文根据引黄工程的实践经验针对这些不足提出了避免和修复措施，旨在为国内目前越来越多采用这种衬砌方式的引水工程和同行提供参考。     

由万家寨引黄工程看TBM施工隧洞中采用的六边形管片衬砌

六边形管片衬砌是可以在TBM高速掘进中实现快速隧洞衬砌的一种隧洞衬砌方式，文中通过121km万家寨引黄工程TBM施工隧洞的实践在肯定这种衬砌方式具有速度快这一明显优点的同时简要分析了其存在的缺点：精确而敏感，不适宜于软弱围岩。弯洞段误差大，止水质量不易保证，回填垫层需要重复灌浆等，旨在为国内目前越来越多采用这种衬砌方式的引水工程和同行提供参考。     

水电站引水隧洞不衬砌判断标准的研究

推动水电站开发的最大课题是有效降低工程造价，本公司建成的水电站已运行50年以上，到目前为止，已投入运行耐尚未支护和衬砌的引水隧洞占总洞长的16％，按目前技术水平确定的岩质标准作隧洞不衬砌是可行的，这样可以有效地降低成本，但对什么样的地质条件采用不衬砌方式还没有具体的判定标准。这是因为，必须对以往不衬砌隧洞的地质条件，岩体特性等主要因素必须进行分析，并用数字化分类理论进行综合分析。对坚硬的岩体而言，应按不同的地质状况定出不衬砌判定标准。并且，按已定出的不衬砌判定标准选择隧洞支护的类型，并将该类型作RMR的评定和比较，如果根据该隧洞的地质状况确定不衬砌，可采用最简单的支护类型方案，并验证这一方案判断标准的准确性。     

对流-导热作用下寒区水工隧洞衬砌热力耦合分析

寒区水工隧洞在通风条件下产生的温度变化会影响衬砌结构力学性能，进而影响水工隧洞的安全运行。以新疆布伦口水电站水工隧洞为依托，基于现场监测数据，采用有限元法对在不同风温、风速下隧洞不同深度处衬砌结构的热学、力学耦合特性进行深入分析。结果表明：不同风温下水工隧洞洞口衬砌温度低于洞内衬砌温度，洞口衬砌温度变化幅度大于洞内衬砌温度变化幅度；随着通风时间增加，一次衬砌与二次衬砌压应力均先减小后增大，最大压应力均位于拱腰处；不同风速下一次衬砌与二次衬砌最大温差为8.40℃,沿水工隧洞轴向与径向距离的增加，温度逐渐升高，风速、风温影响逐渐减小，最大温度拉应力位于拱腰，一次衬砌为0.12 MPa,二次衬砌为0.32 MPa;在不同风温和不同风速下，一次衬砌与二次衬砌位移均呈水平收缩、竖直隆起趋势。研究成果可为寒区水工隧洞衬砌优化设计提供理论参考。     

后张预应力隧洞衬砌计算

后张式预应力衬砌是解决压力隧洞衬砌抗裂防渗问题新的有效结构型式，已在我国成功应用。目前工程上对预应力隧洞的应力计算主要是采用结构力学方法。本文推导了预应力衬砌弹性力学的计算公式，并对预应力衬砌中的有关问题进行了讨论。     

超声横波成像检测隧洞衬砌质量的响应分析与实践

隧洞衬砌内部缺陷精准定量检出一直是工程难点问题，超声横波成像是当前国内外无损检测混凝土缺陷的前沿技术。通过模型试验分析了不同频率下超声横波成像的响应特征，提出隧洞衬砌内部缺陷定量辨识方法。在超声成像图谱中，钢筋、混凝土及缺陷交界面的色彩区分度明显；当超声发射频率超过 25ｋＨｚ时，检测图谱中能够有效识别首层钢筋；常规混凝土内部缺陷较佳检测效果的超声发射频率为 45ｋＨｚ～55ｋＨｚ；根据超声成像中异常反射区域可确定衬砌脱空缺陷的位置，根据异常反射出现的深度和正常衬砌厚度，可计算衬砌脱空缺陷的厚度，实现对衬砌内部缺陷的定量辨识。通过在工程中进行应用，并经钻孔内窥镜验证，超声横波成像能够有效定量辨识混凝土衬砌脱空缺陷。     

压力隧洞衬砌后张预应力计算

清江隔河岩电站引水隧洞是我国首例采用后张预应力衬砌的地下工程，采用洞挖施工，贴壁衬砌，后张预应力作业在洞内进行。针对这些特点，为满足工程要求，设计时曾对预应力锚索在衬砌中的布置，曲线锚索预应力计算方法，锚索锚固过程预应力分布，以及混凝土衬砌环预应力估算等作了研究，并进行了仿真结构模型试验。这些研究成果已应用于隔河岩工程和后续工程实践中。     

小浪底排沙洞无粘结预应力混凝土衬砌设计综述

小浪底排沙洞承担着水库排沙及泄洪任务，应用水头122m。为防止衬砌开裂，内水外渗，对山体稳定产生不利影响，原设计方案为有粘结预应力混凝土衬砌方案。在施工阶段，经专家论证和现场试验，决定改为无粘结预应力结构衬砌方案。文章详细介绍了无粘结预应力混凝土衬砌方案有关洞身衬砌的结构布置、预应力混凝土结构的应力特性、预应力构件及张拉设备的参数论证和选型等内容。     

长期服役长隧洞衬砌裂缝分布规律与仿真分析

【目的】由于已建输调水隧洞工程均埋于地下，盲运时间较长，随着服役时间的增长，隧洞衬砌产生裂缝病害，严重影响运行安全，因此研究衬砌裂缝发生的规律极为重要。【方法】对某运行20 a的隧洞素混凝土衬砌裂缝进行现状调查和现场检测，基于现场检测数据分析，揭示该素混凝土衬砌病害发生的部位、类型、裂纹密集程度等规律，并进行初步成因分析。为进一步揭示该隧洞裂缝病害的成因和主控因素，基于Flac^3D软件，开展典型洞段衬砌结构的三维数值仿真分析，得到了初始地应力、衬砌厚度、外水压力等对衬砌工作性态的影响，揭示了裂缝密集程度的主控因素。【结果】结果显示：(1)裂缝是该素混凝土隧洞衬砌中最为广泛的病害；(2)单位隧洞长度下的裂缝密集程度从高到低，依次为Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ类围岩洞段；(3)衬砌厚度、地应力、外水压力是影响单位隧洞长度下的裂缝密集程度不同的主要因素。【结论】数值模拟计算结果反映了衬砌裂缝密度差异的原因与现场检测结果一致。研究结果为水工隧洞建设与长效运维提供了参考。