高地温水工高压隧洞结构模型试验研究

为揭示高地温梯度与高内水压力联合作用下水工隧洞围岩的承载特性，在研制完整硬岩多物理场相似材料的基础上，通过温度荷载与内水压力联合加载技术开发，结合声发射的信号监测与空间定位技术，开展大比尺高地温水工高压隧洞的水工结构模型试验，对隧洞围岩的温度场、渗压场、声发射和裂纹发育的动态演化过程进行了测试与分析。试验结果表明，与非高地温条件相比，高地温条件下水工高压隧洞围岩出现水力劈裂所需的临界内水压力明显较低；与非高地温条件下围岩出现少数几条主裂缝不同，高地温条件下围岩主裂缝之间的次生裂缝甚为发育；高地温条件下水工高压隧洞围岩的热-水-力多物理场耦合效应明显，内水压力不变条件下围岩的裂缝扩展与损伤增长呈现非连续阶跃变化特征；高地应力条件下高地温水工高压隧洞水力劈裂位置与裂缝扩展受地应力侧限系数影响较大。     

高压水工隧洞BFRP网格增强钢筋混凝土衬砌试验研究

为探究玄武岩纤维增强树脂复合材料网格(简称BFRP网格)对高压水工隧洞钢筋混凝土衬砌结构裂缝控制能力及承载能力的增强作用,进行了高压水工隧洞钢筋混凝土衬砌结构模型对比试验,试验采用真实高压水加载。通过对隧洞模型内壁环向变形监测,以及通过声发射系统对模型在加载全过程中的声发射信息监测,对比分析了BFRP网格对裂缝产生及扩展的影响。研究结果显示,与常规混凝土衬砌结构模型相比较,BFRP网格增强钢筋混凝土衬砌结构模型的极限承载力提高21%、宏观裂缝最大开度减少了68%、宏观裂缝空间分布更为分散;开裂前内壁环向拉应变增大了81%,开裂时的声发射绝对能量占加载过程中声发射总累积绝对能量的33.78%(前者为99.38%),主要破坏模式表现为韧性破坏。可见,BFRP网格可显著提高高压水工隧洞钢筋混凝土衬砌结构的裂缝控制能力和承载能力。