水工隧洞衬砌水压致裂过程的渗流-损伤-应力耦合分析

基于弹性损伤理论和线弹性断裂力学理论,建立水工隧洞衬砌水压致裂过程中的渗流-损伤-应力耦合模型.模型采用增量变弹性损伤刚度有限元迭代法,在内水荷载逐级施加的过程中考虑损伤对于渗流的影响,可以较好地模拟在水工隧洞充水加压过程中,混凝土衬砌在应力场和渗流场耦合情况下的损伤演化及裂纹的产生、扩展的过程.工程算例结果表明:计算结果较为合理地反映高内水压力下水工隧洞衬砌的开裂规律.当水压致裂过程采用耦合模型时,衬砌的损伤演化和开裂对衬砌渗流场的影响不可忽略;由于内水外渗的的影响,衬砌的受力条件在一定程度上得到改善.     

高压水工隧洞钢筋混凝土衬砌开裂渗漏研究

高压水工隧洞主要的建筑材料是混凝土,因此要想满足高压水工隧洞所要求的性质须保证混凝土施工作业的质量。在进行混凝土浇筑时的温度过高或过低都会影响混凝土,从而出现裂缝等质量问题。而高压水工隧洞因其特殊的地理位置,对工程要求更高,导致混凝土按低温进行浇筑也无法达到高压水工隧洞的要求。故对高压水工隧洞进行研究,分析其存在问题并提出解决措施。     

水工隧洞衬砌混凝土渗水裂缝的几种处理方法

当隧洞衬砌混凝土产生裂缝后,常拌有渗水现象,会严重破坏混凝土结构的安全。弄清裂缝产生的原因,采用正确的防治及处理的方法直接关系到隧洞的使用寿命。文中论述了几种常见裂缝的处理方法。     

水工隧洞预应力衬砌结构的优化设计分析

在已建工程运行过程中,由于受到诸多不确定因素的影响,水工隧洞内部出现不同程度的混凝土衬砌开裂、渗漏等问题,对工程运行效益造成严重影响,这种情况下,则需在保证衬砌预应力水平不变的基础上,对水工隧洞预应力衬砌结构进行优化设计,以减少该类型结构对工程后期投入运行的影响。本文以无粘结环锚预应力衬砌结构为例,主要从无粘结环锚预应力衬砌结构的特点入手,并结合实例对该结构的优化设计进行分析,可为类似工程提供参考和借鉴。     

水工隧洞衬砌混凝土裂缝成因分析及控制措施分析

混凝土裂缝问题是水工隧道衬砌施工过程之中的一个经常发生的问题,如果在施工过程之中不能够很好地对该问题进行解决和处理,那么将会引发混凝土抗渗能力降低的问题,从而导致水工隧道的稳定性被降低,无法让水工隧洞发挥其本身所特有的功能。为此,文章主要对水工隧洞衬砌混凝土裂缝成因分析及其控制进行了简要的分析和阐述,以此来有效的保障水工隧道施工的顺利进行。     

水工隧洞衬砌混凝土裂缝的防治及处理

水工隧洞衬砌混凝土裂缝的出现,会影响结构的整体性和刚度,降低混凝土抗渗能力和承载力,影响隧洞的使用功能,应该采取各种有效的预防与处理措施,保证隧洞设计指标的全面实现。文章分析了水工隧洞衬砌混凝土裂缝产生的原因,介绍了裂缝的预防和处理的具体方法。     

水工隧洞施工缺陷对衬砌承载性能的影响

在水工隧洞建设中,混凝土衬砌裂缝和顶拱厚度不足是经常发生且十分典型的工程质量问题。具有这种质量缺陷的衬砌在不利工况下其结构性态如何,是广大技术人员十分关心的问题。该文在白山嘴输水隧洞实际衬砌结构缺陷现场检测的基础上,分析了缺陷模式和尺寸,提炼出缺陷特征,并采用FLAC程序进行了计算分析。计算结果表明,该缺陷对衬砌的安全稳定性有明显影响,但在进行缺陷修补加固、恢复衬砌整体力学特性以后,混凝土衬砌的性能将能够满足设计要求。     

水工隧洞衬砌结构的缺陷检测及稳定性分析

文章通过对水利工程隧洞衬砌结构的检测入手,进行分析,以期提供一个借鉴。     

高速铁路隧道衬砌开裂因素及整治对策研究

阐述了引起隧道衬砌开裂的相关因素,研究了衬砌裂缝的分布特征,从外力作用、施工工艺与质量方面,分析了产生隧道衬砌混凝土裂缝的原因,提出了相应的整治对策,对高速铁路隧道衬砌裂缝的防治有一定意义。     

水工隧洞衬砌混凝土通水冷却控温最佳时机

大坝混凝土通水冷却时机控制的成功经验,不能很好适用于薄壁衬砌结构控温控裂。以水工隧洞为例,采用有限元法仿真计算,深入分析衬砌混凝土内部最高温度、最大内表温差、最大拉应力、最小抗裂安全系数及温降速率等温控特征值与通水时间的关系。结果表明：通水冷却控温最佳时机是混凝土覆盖冷却水管开始通水、最大内表温差出现后瞬间终止。在白鹤滩水电站1#泄洪洞上平段144～145单元进行现场试验,并结合有限元法仿真,验证了其控温控裂的科学性和经济有效性,可供实际工程采用。     

城门洞型压力隧洞衬砌限裂配筋设计方法研究

以城门洞型无压隧洞改建为引水发电隧洞的限裂配筋设计方法为研究对象,综合分析衬砌开裂前后围岩–衬砌混凝土–钢筋的联合作用,建立起二维(平面应变问题)非线性有限元数值仿真分析模型,经分析得到运行期内水压力工况下衬砌中钢筋应力、衬砌混凝土拉应力、衬砌裂缝、裂缝宽度的分布规律、衬砌配筋设计结果,以及检修期外水压力工况下衬砌混凝土裂缝处的应力集中现象和衬砌配筋的验算结果。提出的衬砌限裂配筋设计方法较以往的方法考虑更多影响配筋结果的因素,使结果更符合水工压力隧洞的实际工况,对同类工程设计具有指导意义。     

管片衬砌承担高内水压力的可行性分析

 双护盾掘进机掘进与管片衬砌几乎同时进行,具有快速施工的特点,但管片衬砌能否承受电站引水隧洞高内水压力作用,是决定引水隧洞能否采用管片衬砌及TBM施工的关键之一。结合青松电站引水隧洞,对管片衬砌在承受高内水压力作用下的应力与变形特性进行三维有限元计算,对影响管片接缝张开的主要因素进行分析,获得在高内水压力作用下的管片应力、变形分布,深化对高内水压力作用下的管片衬砌特性的认识。计算发现在内水压力作用下,管片衬砌具有柔性变形特征,就青松电站而言,在现有的接缝止水技术条件下,管片衬砌可承受高水头内水压力作用,这对推动管片衬砌及TBM在引水隧洞中的应用具有重要意义。     

地下高压钢筋混凝土岔管渗水开裂三维数值分析计算

根据地下高压钢筋混凝土岔管受内水压力初砌开裂后的渗流场变化特征，提出了高压管道内水外渗的渗流场与应力场耦合的三给有限元数值分析方法。根据地下高压钢筋混凝土岔管衬砌开裂破坏规律，给出了高压管道受内水压开裂的裂缝宽度估计公式和混凝土衬砌结构的配筋计算方法。通过对实际工程的分析计算，论证了高压管道内水外渗的初砌结构配筋的影响，为地下高压管道的设计提供了一种有效的分析方法。     

寒区隧道二衬混凝土冬季施工温控技术研究

 冬季寒区隧道二衬模筑混凝土施工由于低温水泥水化不充分、不均匀,极易出现强度不达标、表面出现贯穿性裂缝等问题。根据含低温相变岩体温度场控制方程,从研究开挖时间对围岩温度影响入手,在充分考虑混凝土水化热影响条件下,分析寒区隧道围岩与二衬混凝土热量迁移传递规律,研究隧道内环境温度、浇注时洞内加热温度和加热时间对二衬模筑混凝土温度影响规律。研究结果表明,随着开挖时间的增加,围岩温度受环境温度影响的范围逐渐增大;围岩被加温一段时间后,表面温度和深部围岩温度较高,中间温度较低,形成了两头热,中间冷的温度分布情况;二衬混凝土24 h内的最低温度随着加热时间、加热温度和环境温度的增加(升高)而升高。在此基础上,提出一种简洁、实用的加热时间计算公式。现场实施效果表明,应用该计算公式,可实现嘎隆拉隧道冬季低温环境条件下二衬模筑混凝土高效不间断施工、表面无裂纹且现场实测强度大于C30强度等级的目标。     

海底隧道复合衬砌水压力分布规律及合理注浆加固圈参数研究

 与普通山岭隧道不同,海底隧道深埋于海床之下,地下水的处理是其修建过程中的关键问题,而隧道渗水量控制及衬砌结构水荷载确定又是地下水处理的核心问题。采用“堵水限排”的设计理念,设计海底隧道复合衬砌结构防排水系统,可以实现以较小的排放量明显折减甚至消除作用在支护结构上的外水压力,使海底隧道衬砌结构设计更经济。基于地下水水力学理论,推导海底隧道渗水量和复合衬砌结构外水压力的计算方法,并结合厦门海底隧道工程实践,采用理论分析和数值模拟方法揭示初期支护、二次衬砌以及注浆加固圈等参数的变化对隧道渗水量和衬砌外水压力的影响规律。在此基础上,提出海底隧道复合衬砌合理注浆加固圈参数的确定方法,并在厦门翔安海底隧道穿越F4风化深槽的合理注浆加固圈参数设计中取得成功应用。研究结果可为海底隧道或富水区高水头山岭隧道工程的防排水系统设计提供借鉴和参考。     

纵向裂缝对隧道衬砌承载力的影响分析

 基于隧道衬砌拱顶结构1∶1的荷载试验,建立衬砌裂缝深度与衬砌刚度的关系,提出裂缝处衬砌刚度计算的梁弹簧模型。基于梁弹簧模型分析裂缝位置、裂缝深度和地层抗力对衬砌结构承载力的影响。计算结果表明：隧道拱顶安全系数随裂缝深度增加呈线性降低,裂缝深度为衬砌厚度的50%时,安全系数则降低78%;相同裂缝深度情况下,裂缝在拱顶时最不利,裂缝在拱腰、边墙以及拱脚时对结构安全系数影响较小;地层抗力对拱顶、边墙以及拱腰的安全系数影响较大,对拱脚的安全系数影响较小。     

深埋隧道衬砌水荷载计算的基本理论

铁路，公路跨越山岭地，越岭隧道方案被大量采用，而深埋隧道的高水压和突，涌水则成为亟待解决的问题。合理设计有外水压力隧道的关键在于：（1）随道围岩渗流场的分析；（2）外水压力作用系数的研究。隧道衬砌的静力计算和围岩压力及水荷载密切相关，在衬砌的设计中，既可以将围岩压力和外水压力分算，也可以考虑二者的耦合作用，进行水－岩合算。根据前人的研究成果，总结和讨论了隧道衬砌水荷载计算中的基本理论。     

隧洞地下水渗流场变化对衬砌受力影响的数值分析

为研究隧洞地下水渗流场变化对衬砌结构受力的影响,通过建立平面应变渗流耦合有限元模型,对隧洞开挖、设置排水管、进行固结灌浆等不同施工工况进行了数值模拟,动态地分析了不同施工措施时的地下水渗流场变化以及相应对衬结构受力的影响。     

隧道衬砌混凝土开裂原因分析及加固措施

2008年后,隧道工程在新建、改建铁路中所占比例越来越大,隧道运营后的病害也屡屡出现,其中隧道二衬混凝土开裂较多,常见的裂缝形态有水平裂缝、斜向裂缝和不规则裂缝等。通过分析裂缝产生原因,在此基础上给出新建隧道预防二衬混凝土开裂过程控制以及既有隧道裂缝的注浆加固处理等措施,以期对类似工程有借鉴意义。     

引黄工程高压出水岔管钢筋混凝土衬砌计算

为验证和分析山西省万家寨引黄入晋工程总干一、二级泵站高压出水岔管钢筋混凝土衬砌的合理性，应用三维有限元数值计算，得到了钢筋混凝土衬砌内的应力分布规律。在此基础上，提出了对现有的钢筋混凝土衬砌体型优化的方案及相应的配筋率参数，以满足岔管对钢筋混凝土衬砌裂缝限裂宽度及工程长期稳定运行的需要。