浅谈水工隧洞设计方法

水工隧洞结构受力情况复杂,采用有限元设计方法,可以真实的模拟隧洞衬砌结构受力情况,适当增大锚杆数量及挂网喷混凝土厚度,使支护结构更加合理。     

深埋高压引水隧洞Ⅳ类围岩洞段围岩稳定性分析与支护建议

围岩和支护结构是高压引水隧洞施工研究的主要内容。文章以某水电站深埋高压引水隧洞Ⅳ类围岩洞段为例,利用Flac3D有限元模型对研究洞段围岩开挖支护稳定性进行数值模拟分析。根据模拟计算结果,建议对埋深200m以上的洞段进行强化支护,并给出了具体的支护建议,结论对提高隧洞的施工和运行安全具有重要的指导价值。     

深埋高地应力水工隧洞开挖及喷锚支护模拟计算探析

水电工程是一项极其复杂的系统工程,通常具有建设规模大、外部环境多变、施工周期长及施工难度大等特点。由于存在较多的潜在施工进度影响因子,往往难以管控施工进度,进而影响工程预期目标效益的实现。文章根据工程实例对深埋高地应力水工隧洞开挖及喷锚支护利用非线性有限元软件进行模拟分析,通过模拟计算检修期、运行期、施工期围岩稳定性以及支护结构受力状况,提出了满足支护结构安全与围岩稳定性的优化设计,可为复杂地质条件的水工隧洞开挖与安全稳定支护提供一定理论依据。     

TBM隧洞开挖施工过程中围岩稳定及初期支护三维仿真模拟

以新疆某长距离输水隧洞在建工程为研究对象,针对TBM施工中现有的初期支护措施,以结构安全分析提供数据依据为目的。采用三维数值模拟技术,仿真模拟TBM开挖及初期支护的过程,对不同洞段的围岩稳定和初期支护结构受力特性进行有限元分析。结果表明：该工程现阶段初期支护结构能够满足围岩稳定的要求,初期支护结构安全;TBM掘进过程中对已支护岩体扰动范围为2～3倍洞径。     

引水隧洞围岩支护结构优化研究分析

引水隧洞工程地质复杂,在保证隧洞围岩和衬砌结构安全稳定的条件下,经济合理的支护结构设计优化对工程具有十分重要的意义。文章结合实际工程,建立数值仿真模型对水工引水隧洞的典型断面有限元分析各工况下的围岩稳定,并提出各支护方案的优化设计,使工程设计方案具备一定的经济适用性。该研究成果对指导隧洞施工过程支护结构优化具有一定的参考意义。     

输水隧洞初期支护对二次衬砌受力影响的有限元分析

针对当前输水隧洞二次衬砌设计较少考虑初期支护的影响,文章以蒲石河抽水蓄能电站输水隧洞为例,利用基于有限元分析的荷载释放系数分析法,对初期支护对二次衬砌受力影响进行了数值模拟分析,为输水隧洞二次衬砌设计优化提供一定的理论和实践经验借鉴。     

不良地质条件下排水隧洞开挖一次支护稳定分析

不良地质条件下排水隧洞开挖后的一次支护对于限制围岩变形、确保围岩稳定及隧洞结构安全具有重要作用。在考虑围岩初始地应力场的基础上,采用三维非线性有限元模型模拟了排水隧洞开挖及一次支护过程,分析了不良地质条件下(Ⅴ类围岩)的围岩应力及隧洞一次支护结构的稳定性,可为隧洞支护三维有限元结构设计优化和合理安排支护时机提供依据。     

羊曲水电站泄洪洞围岩稳定性有限元分析

隧洞施工过程中的围岩的稳定性分析是工程地质和岩体力学非常重要的研究课题,依据地下结构设计理论和岩石屈服Druck-Prager准则,考虑到了围岩的自身承载能力,采用非线性有限元的方法对羊曲水电站泄洪洞开挖施工过程中围岩的稳定性进行分析,对隧洞围岩开挖支护施工过程进行模拟,分析隧洞围岩位移变形及应力分布规律,为隧洞开挖施工过程中围岩和结构稳定性分析提供依据。     

基于数值模拟的围岩和衬砌协调分析方法研究

针对水工隧洞衬砌结构传统设计方法的局限性,提出了基于数值模拟手段的围岩和衬砌结构协调分析的方法,重点研究了组合式支护结构的模拟方法、混凝土和钢管衬砌的设计与验算及荷载的作用机制及其模拟.工程应用结果表明,该方法实用、可靠,为复杂条件下水工隧洞衬砌结构设计提供参考.     

水工隧洞不同围岩等级力学性能研究

为探究围岩等级下降对水工隧洞内力及变形产生的影响,以实际工程中隧洞有限元仿真分析所涉及的问题为例,采用地层结构法模拟隧洞开挖过程,选择典型断面运用三维有限元软件Abaqus,对Ⅲ类和Ⅳ类围岩在相同计算工况及荷载作用下进行分析计算,取隧洞计算结果的最大值进行比较。结果表明,与Ⅲ类围岩相比,Ⅳ类围岩等效位移增加了58.84%,等效塑性应变减少了25.74%;支护的水平位移、竖直位移、轴力和弯矩都增加了,除弯矩增加了139.94%外,其余的增长率均在25%~35%之间,锚杆的轴力相对增加最小,增加了19.32%。在实际工程中,需对支护弯矩值的变化给予重点关注,以此加强隧洞支护作用和安全效果。     

浅析下车享隧洞设计的几个问题

下车亭隧洞为一座大型建筑物，该处岩性多变，地质条件复杂．重点分析了断面选型、洞间岩体厚度的确定及衬砌形式选择等方面问题，为类似工程提供参考．     

溪洛渡水电站导流隧洞（与尾水洞结合段）设计

溪洛渡水电站导流隧洞按左、右岸各3条对称布置,其中1号、2号、5号、6号导流洞与尾水洞结合,过流断面均为,18m×20m（宽×高）的城门洞形,开挖断面最大达21．60m×23．60m,加之缓倾角层间、层内错动带对隧洞顶拱围岩稳定性不利,隧洞工作条件复杂,实施大洞径的导流隧洞并形成永久尾水洞的设计,对设计和施工技术均提出了更高的要求,本文对此进行了介绍。     

秦岭特长隧洞超埋深强构造应力大变形处理技术研究

引汉济渭秦岭特长输水隧洞全长81.779 km,隧洞穿越秦岭岭南中低山区,地质条件极其复杂,断裂构造极为发育,且具有强构造应力。受复杂地质条件和地质构造的影响,秦岭隧洞1~#勘探试验洞主洞段施工中发生了不同程度的大变形,原设计围岩类别为Ⅲ类,实际施工过程中已经达到Ⅳ类和Ⅴ类,初期支护完成后变形严重。多处变形量超过10 mm/d,局部最大变形量达到了69 cm,给施工带来了极大的困难。对发生大变形段采取了二次套拱、加长锚杆、径向注浆、初支拆换、二次衬砌加强等措施进行控制。今后大变形段设计施工过程中,应通过加强超前地质预报与监控量测、提高支护设计参数、加大预留变形量来预防大变形的发生。     

长大深埋水工隧洞设计关键技术研究与实践

在分析我国长大深埋隧洞发展历程及研究现状的基础上,阐述了长大深埋隧洞工程遇到的主要工程地质问题,并结合多年积累的调水工程设计、施工、管理等经验,总结已完工及在建的高埋深长隧洞遇到的实际情况,针对突涌水、突泥和涌砂、岩爆、围岩大变形、高地温、高地应力、高外水等多种极为复杂的工程地质问题进行了分析和探讨。结果表明:在长大深埋隧洞设计前期,结合工程主要地质问题进行TBM设备选型至关重要;设计及施工过程中采用数值模拟、试验研究、超前地质预报、现场监测等手段,对高外水、软岩大变形、岩爆、高地温等不良地质洞段进行分析研究并动态调整设计;不良地质条件掘进易采用三低(低推力、低转速、低贯入度)、一快(快速掘进)、一连续(掘进)、宁慢勿停的掘进原则,可以避免国内外类似工程灾难性的后果发生。     

复杂条件下隧道爆破施工技术方案研究

为研究复杂条件下隧道开挖的爆破技术与爆破安全问题,通过理论计算并以在实际工程中验证,对爆破的方案、减震技术以及具体爆破施工设计进行了详细研究。以某隧道工程为例,制定了该隧道的爆破施工技术方案,选择合适的爆破材料、炮眼直径、深度及掏槽方式;科学合理地确定循环进尺、炮孔深度、掏槽方式、炸药单耗、填塞长度等爆破参数。通过计算研究,给出了光面爆破炮眼具体装药量,并将三种开挖工况下最大单段爆破震动速度值控制在安全范围以内。通过综合应用减震掏槽、毫秒延时爆破、水压光面爆破、设置减震干扰孔等减震技术,有效地减轻爆破震动效应,确保了隧道施工任务的顺利完成。研究所得成果为复杂条件下隧道的爆破设计和施工提供可借鉴的工程经验。     

松林河大金坪水电站引水隧洞断面优化设计

大金坪水电站为松林河干流河段规划建设的引水式电站,隧洞沿线地质条件复杂。隧洞施工初期,按照圆形断面顶拱进行了一期开挖,根据开挖揭示围岩地质条件及后期工程建设进度的要求,在隧洞布置、设计流量既定,保证电站机组出力不变,确保电站稳定安全运行的情况下进行合理的设计断面优化。对隧洞围岩条件良好洞段,论证取消隧洞原圆形钢筋混凝土衬砌,选定马蹄形锚喷断面作为最终优化断面形式。方法实用方便,满足精度要求。随着中小型水电站实际建设情况,此优化设计可作为隧洞施工中及时进行断面形式调整的一种简捷易行的思路。     

复杂地质条件下引水隧洞围岩稳定性分析

地下工程具有广阔的发展前景,而其围岩的稳定性关系到工程的施工安全以及运行安全。采用有限元分析方法,对计算模型的有限变形原理、洞室参数的选择进行了介绍。依托柳坪水电站引水隧洞工程,依据相关设计参数,建立三维整体模型,模拟了复杂地质条件下引水隧洞在开挖不支护、开挖支护完成后、地震工况条件下围岩稳定性计算结果,说明隧洞围岩主要受到压应力的作用,且通过衬砌能有效地控制围岩变形。并对结果对比分析,得出了3种工况的安全系数均大于1,隧洞围岩结构稳定性较好,且引水隧洞垂直方向变形均大大超过水平方向等结论,为施工及结构设计提供参考。     

复杂地形地质条件下隧道进洞方案研究

由于特殊地形及不良地质条件的影响,隧道进洞方案各不相同。结合武罐高速公路洛塘至罐 子沟（甘川界）段工程实际,针对洞口复杂的地形、地质条件,基于安全、环保设计理念,详细介绍了松散 坡积体、顺层岩体、陡峻狭窄地形条件下的进洞方案和“零开挖”的洞口设计,采用了斜交、台阶式套拱结 构等创新性的设计。提出的设计优化方案,解决了相应的工程难题,对类似工程有一定的借鉴、指导意 义。     

均匀内水压力作用下圆形混凝土衬砌隧洞配筋设计探讨

基于对规范隧洞衬砌结构设计方法的分析探讨,考虑实际隧洞衬砌配筋应力状况,提出便于设计者进行均匀内水压力下圆形混凝土衬砌隧洞结构计算分析方法。按照此方法进行隧洞衬砌设计,计算过程简单清晰,设计分析结论明确,可以满足工程设计要求。     

高水头明流泄洪洞三维数值模拟

导流洞改建为龙抬头式泄洪洞是一种常见的改建形式,其局部水流流态十分复杂。研究一种高水头龙抬头式明流泄洪洞,采用RNG k~ε模型和标准壁面函数模拟紊流,利用几何重构的VOF模型追踪自由水面;对某龙抬头式泄洪洞在设计洪水位闸门全开情况下进行了三维流场数值模拟。将沿程水面高程、底板压力及掺气空腔长度的计算结果与模型试验数据进行对比验证,两者吻合良好,从而为工程设计提供参考。