潘口水电站无压泄洪隧洞衬砌计算

潘口水电站无压泄洪隧洞为城门洞形,采用基于结构力学原理的边值法对隧洞衬砌进行了计算。大型无压泄洪隧洞衬砌厚度主要由外水压力控制。该工程上游洞段设防渗帷幕,下游洞段顶拱设置排水孔,有效降低了隧洞的外水压力荷载,从而减小了衬砌结构厚度及配筋量。对类似工程的无压隧洞设计具有参考意义。     

不同外水压力下输水隧洞结构及配筋计算要点分析

针对输水隧洞在衬砌结构、配筋计算中不同外水压力对结构内力值及配筋结果的影响,根据《水工隧洞设计规范》(SL 279-2016)推荐的作用在钢筋砼衬砌结构上的外水压力计算方法及外水压力折减系数方法对外水压力进行折减,并采用水工隧洞钢筋混凝土衬砌计算机辅助设计软件SDCAD对隧洞衬砌结构在不同外水压力作用下的内力及配筋进行计算。计算结果表明:①无压输水隧洞内力及配筋结果由外水压力控制,外水压力越大,结构所受内力越大,对隧洞的选配钢筋要求也越大;②在外水压力作用下隧洞底板与边墙交接位置出现了应力集中,拉应力大于砼抗拉强度,在设计中应采取一定的措施进行补救,防止结构产生拉裂破坏。     

竖井及隧洞的外水压力计算

对于无压隧洞衬砌的计算,外水压力通常是关键荷载,特别是对于长隧洞,合理确定外水压力,其经济意义更大。过去的规范或文献,多认为衬砌上作用的外水压力为全水头,这种理论有时是很保守的。我国1966年的水工隧洞设计暂行规范提出用下式计算外水压力水头:     

复杂岩溶地区引水隧洞衬砌外水压力研究

衬砌外水压力的合理计算是岩溶地区引水隧洞设计关注的重点,对结构设计参数选取及运行安全影响重大。针对滇中引水工程大理Ⅱ段引水隧洞,采用ABAQUS数值模拟的方法对不同衬砌及注浆圈参数下隧洞衬砌外水压力及渗流场变化规律进行研究分析,以确定合适的设计参数。研究结果表明:衬砌全封堵时外水压力基本可认为等效于该点处的静水压力,一般不能考虑水头折减;增大衬砌渗透系数是降低衬砌外水压力极为有效的措施,但同时对渗流场产生较大影响;减小注浆圈渗透系数或增大其厚度在降低衬砌外水压力的同时可有效减小渗流场扰动,极大缓解排水减压和环境保护之间的矛盾。通过分析不同因素对衬砌外水压力的影响,所得结果可为复杂岩溶地区隧洞工程防排水系统设计提供参考。     

深埋隧洞高外水压力设计探讨

外水压力是深埋隧洞衬砌结构设计中一项十分重要的荷载。文章结合深埋隧洞,对减小衬砌外水压力措施进行了分析,对折减系数法、解析法和数值法等取值方法进行了评价,基于解析法对外水压力随围岩渗透系数、灌浆参数和隧洞埋深等的变化规律进行了研究,并结合工程实例提出了适应于深埋隧洞的衬砌外水压力措施和方法。     

临近水库的隧洞二维渗流场解析解及工程应用研究

水库水头对邻近隧洞地下水渗流的影响较大,威胁到隧洞的运行安全。【目的】为保障邻近水库的隧洞工程的安全,【方法】应用镜像法,通过权重分配考虑水库水头边界及远场水头边界双重影响,推导渗流场解析解,并建立有限元模型进行对比验证。【结果】结果显示,解析解所计算的渗流场水头函数精度满足工程计算要求,可为衬砌结构的初步设计提供理论依据。【结论】基于解析解的参数分析表明：隧洞衬砌外水压力随着隧洞与水库距离增大而减小,其关系曲线呈非线性,隧洞与水库距离越大曲线越平缓,洞线选择时宜尽量选取曲线相对平缓的区间;灌浆可有效减小衬砌外水压力,但随着灌浆质量及灌浆厚度的提升,其对衬砌外水压力的影响逐渐减小;相对而言,灌浆质量对减小衬砌外水压力的作用更为突出,当衬砌外水压力过大时,宜优先选择提高灌浆质量。     

基于LUSAS软件的TBM隧洞管片衬砌结构分析

以菲律宾某供水项目输水隧洞为例,采用大型通用有限元软件LUSAS,以美国规范为标准进行管片衬砌结构分析,对深埋有压隧洞TBM管片在内、外水压力作用下的受力特点和配筋情况进行研究。计算结果表明:管片衬砌以轴力控制为主,且最大轴力一般发生在衬砌的底部;当外水压力较高,导致配筋较大时,建议在隧洞设置排水管,以降低外水压力,减少配筋。该计算思路和方法可为今后类似管片配筋设计提供借鉴和参考。     

富水隧洞排水设计及效果分析

在富水区开挖深埋无压水工输水隧洞,高外水压力是影响隧洞衬砌稳定的最重要因素,合理的排水设计对隧洞安全尤为重要。结合宁夏固原地区(宁夏中南部)城乡饮水安全水源工程7~#大湾输水隧洞,对深埋高外水隧洞的排水设计进行了探讨,提出结合围岩固结灌浆和钻孔安装毛细透排水管(不穿透固结灌浆层)的设计方案,并采用平面渗流有限元方法对排水效果进行了分析,结果表明,该排水设计方案能有效减少衬砌上承受的外水压力,且可靠性强,对周边地下水平衡影响较小,可供类似工程参考。     

富水地区隧洞衬砌开裂的外水 压力原因分析

某无压输水隧洞在富水地区修建,检修时发现混凝土衬砌出现严重裂缝,与围岩之间存在连续脱空。为此,采用三维有限元法,按照渗流场变化历史对隧洞渗流和应力场进行了模拟计算,结果表明,外水压力可能是造成衬砌开裂的原因,并提出了降低衬砌外水压力和拉应力的处理措施建议。现场监测表明本文的计算方案和成果合理。     

涔天河水库扩建工程2~#泄洪洞衬砌结构设计简介

涔天河水库扩建工程2#泄洪洞洞身尺寸12m×12.5m,施工期根据该隧洞地质条件、变形观测成果,确定隧洞临时支护设计参数。混凝土衬砌结构设计时根据隧洞地质条件及排水措施,对围岩压力、外水压力等荷载合理取值进行分析,采用传统结构力学方法对混凝土的衬砌厚度及配筋进行计算分析,进行不同衬砌厚度及配筋组合计算,选取较为经济合理的衬砌厚度和配筋组合。     

隧洞衬砌结构计算中外水压力取值方法

外水压力取值一直是隧洞衬砌计算中的棘手问题,文章根据已有的几种取值方法,结合工程实际确定某工程外水取值方法,为设计提供可行性方法。     

引汉济渭工程黄三段深埋长输水隧洞排水方案研究

以有效解决深埋长输水隧洞排水问题为目标,按富水性将隧洞沿线围岩划分为中等富水区、弱富水区和贫水区,采用数值方法模拟衬砌周边渗流场,分析了不同排水设计方案对引汉济渭工程黄三段深埋长输水隧洞衬砌外水压力的影响。结果显示,对于高外水压力情况,将排水孔布置于顶拱处仅能降低顶拱附近的外水压力,无法有效降低作用于底板的外水压力,而排水孔沿衬砌周边均匀布置时,可有效降低作用于衬砌上的外水压力。基于此,讨论了各排水方案的适用条件,给出了深埋长输水隧洞排水设计建议。     

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村砌设计中的重要荷载，且往往难以确定，本文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。     

有关水工隧洞衬砌结构计算一些问题的探讨

根据过去水工隧洞设计中所遇到的问题，针对目前正在开展的南水北调中线工程三座隧洞设计，就衬砌计算中如何正确估量围岩的作用，垂直山岩压力荷载的考虑，外水压力及衬砌断面型式等问题进行一些探讨，以促进隧洞设计水平的提高。     

高外水隧洞衬砌堵排水方案及降压效果分析

高埋深隧洞往往伴随着高外水问题,较高的外水压力将导致隧洞衬砌受力破坏,是制约工程安全的重要方面。堵排结合是解决隧洞高外水问题的一项重要技术途径,但在工程设计中往往难以合理考虑堵水措施及排水措施的综合效应。采用三维渗流场数值分析技术,真实模拟灌浆堵水效应及间隔布置排水孔排水效应的综合降压措施,针对性探讨了灌浆圈厚度、排水孔及排水带参数对衬砌外水压力的影响规律,为高外水隧洞的堵排水设计及衬砌设计提供了重要支撑。     

高外水压力下深埋隧洞衬砌与围岩联合承载设计研究

在深埋隧洞的设计中,高外水压力常常成为制约隧洞结构设计的关键因素。本文结合新疆某深埋隧洞工程,秉承衬砌与围岩联合承载的设计理念,考虑固结灌浆对围岩的加固及堵水作用,对比分析了灌浆圈厚度、渗透系数及排水孔深度和布置对外水压力的影响。同时,通过有限元方法模拟固结灌浆圈与衬砌间的接触粘结作用关系,从接触粘结强度的影响机制出发,分析了高外水条件下隧洞衬砌、固结灌浆圈、原状围岩之间的传力性能,得到了不同粘结强度下隧洞支护结构的承载状态,并据此实现了对隧洞衬砌—围岩系统联合承载能力的评价,从而完善和优化了支护设计。     

引水隧洞永久衬砌计算研究

引水隧洞的永久衬砌设计对引水隧洞安全、工程经济影响较大。目前引水隧洞衬砌计算多采用ANSYS平面有限元法,但存在一定弊端,不便模拟外水压力工况,而且计算得到的结果不能直接用于配筋设计。以厄瓜多尔德尔西水电站引水隧洞为例,系统介绍美国规范中的引水隧洞永久衬砌的设计计算方法,此方法能够简便的模拟引水隧洞衬砌各种受力工况,并且得到的内力值可直接用于配筋计算,计算结果准确可靠,便于设计人员应用计算。可为国外需要依据美国规范进行设计的工程提供参考借鉴。     

深埋隧洞透水衬砌渗控研究

高外水压力是富水区深埋长隧洞衬砌结构的主要荷载,直接关系到结构安全和工程建设的成败。基于"先堵后排,堵排结合"的治水思路,研究隧洞衬砌的结构型式。通过具体工程实例,从外水压力大小、灌浆圈渗透梯度、衬砌结构受力3个方面,论证了透水衬砌可以较好地防治高外水压力,为透水衬砌防治高外水压力提供理论依据。     

中埋深膨胀岩盾构隧洞管片结构受力分析及内力特征

长距离输水隧洞因线路长,工程地质情况复杂,管片结构设计中的一些关键参数较难把握。以新疆引水项目无压输水隧洞盾构段为研究背景,采用数值模拟的计算方法分别对不同膨胀岩偏压、不同侧向土压力、不同外水压力做影响分析,并通过现场测试,对衬砌的轴力和弯矩实测验证,来探究中埋深膨胀岩盾构隧洞管片力学特性。     

堵排水方式对秦岭隧洞衬砌外水压力的影响研究

为研究隧洞外水压力对衬砌结构的影响,针对引汉济渭秦岭隧洞的高地下水头特点,采用数值计算分别对无灌浆层和有灌浆层两类情况下衬砌完全不透水、渗透性较低、设置排水孔3种工况进行了研究,分析了不同工况下衬砌外水压力的变化,并以典型洞段的堵排水方案为例,验证了排水孔设计的合理性。结果表明：随着衬砌结构透水性的增强,作用于二次衬砌的外水压力逐渐降低;当衬砌具有一定渗透性而未设置排水孔时,灌浆层渗透系数越小,作用于衬砌上的外水压力越小,且随着灌浆层厚度增加,衬砌外水压力不断减小,渗流量不断降低,当灌浆层厚度达到一定程度后,衬砌外水压力值虽继续减小但降幅明显趋缓;采用围岩灌浆并设置排水孔,可使作用于二次衬砌上的外水压力大幅度减小,且有效降低渗流量。综上,采用围岩灌浆的同时设置排水孔可取得良好效果,使作用在二衬结构外表面的地下水压力水头基本接近于零,达到了设计要求。