深部隧洞裂隙围岩渗透特性及衬砌外水压力变化规律

高外水压岩是影响隧道开挖过岩围岩稳定及衬砌结构安全的关键因素之一,基于裂隙介质渗流经典理论,给出围岩、衬砌不同渗透系数下的外水压岩解析解,采用数值方法对隧洞二次衬砌后的外水压岩作用特性进行仿真模拟,探讨裂隙围岩岩衬砌渗透系数对渗流场的影响,围岩、衬砌渗透和排水措施岩外水压岩的相关性。研究表明岩体和衬砌渗透系数之比是影响衬砌外水压岩的关键,正确的灌浆、排水设计对外水压岩折减系数影响较大,是减小衬砌外水压岩的有效措施。结论对高压水作用下裂隙岩体渗流及衬砌外水压岩研究具有重要理论意义,对高水压下围岩注浆及衬砌结构材料选型、参数选择等具有重要岩岩实用价值。     

设集中排水的水工压力隧洞含水围岩弹塑性应力分析

本文依据《水工隧洞设计规范SDB4-84》,将外水压力作场力处理,且注意到水荷载有着荷载历史这一特点,系统地讨论了水工压力隧洞含水围岩渗透水压力分布规律,建水了设集中排水的水工压力隧洞衬砌与围岩在施工期和运行期的弹塑性应力分析方法,给出了相应的解析计算公式。     

不透水层压力隧洞外渗透压力和渗流有效应力

根据Harr(1962年)提出的镜像理论和Fernandez(1994年)所做的基本假定推导出不透水覆盖层下压力隧洞外渗透水压力和渗流有效应力,结果表明,隧洞内水渗透会在不透水面上产生较大的水压力;隧洞外渗流有效应力为拉应力,其影响范围与隧洞和不透水面的距离直接相关,这与传统弹性力学方法将内水看作机械荷载求解结果明显不同。     

基于幂强化-理想塑性模型的深埋圆形水工衬砌隧洞弹塑性解

为了求解围岩与衬砌相互作用体系下深埋圆形水工衬砌隧洞的应力和位移,首先假定围岩采用幂强化-理想塑性模型,衬砌采用理想弹性模型,然后考虑渗流影响和主应力顺序,推导了施工期和运行期两种工况下深埋圆形水工衬砌隧洞的弹塑性解,最后探讨了围岩与衬砌渗透系数比、幂强化参数、屈服准则三个参数对塑性区半径、切向应力和位移的影响。研究结果表明:围岩与衬砌渗透系数比对施工期切向应力、施工期和运行期塑性区半径影响非常显著;幂强化参数对施工期、运行期的位移和塑性区半径影响比较显著;不同的屈服准则对施工期、运行期塑性区切向应力和塑性区半径影响比较显著。考虑围岩与衬砌的相互作用更接近于工程实际。     

基于围岩渗透影响范围的隧道外水压力计算方法模型试验研究EI北大核心CSCD

采用大型隧道渗流模拟试验系统,分析围岩渗透系数、初始水头高度、隧道排水率等因素对围岩渗流场分布、隧道背后水压力的综合影响,给出围岩渗透影响范围、隧道背后水压力的计算公式,并采用数值计算软件对其进行验证。研究表明:隧道排水会对隧道周边局部范围内围岩渗流场产生影响(即围岩渗透影响范围);围岩渗透系数、初始水头高度、隧道排水率均会对围岩渗透影响范围产生影响;围岩渗透影响范围分别与围岩渗透系数、隧道排水率呈正相关关系,且渗透系数对于围岩渗透影响范围的影响较大;围岩渗透影响范围与初始水头高度呈线性正相关关系,且围岩渗透影响范围系数仅与排水率、渗透系数有关,而与初始水头高度无关;围岩渗透影响范围系数、排水率和渗透系数三者呈二次曲面关系;同时,得到了隧道背后平均水压力计算公式;围岩渗透影响范围、隧道背后水压力公式计算结果与FLAC数值模拟计算结果吻合良好,证明提出的公式正确、合理。研究方法与成果对高水压地区隧道结构抗水压设计、施工具有一定的参考指导作用。     

基于应变非线性软化的衬砌压力隧洞弹塑性解析解

基于岩体应变非线性软化本构模型,考虑中间主应力的影响,对等压荷载作用下的衬砌压力隧洞进行弹塑性分析。将围岩划分为裂缝区、塑性区、弹性区,推导出了围岩裂缝区、塑性区、弹性区及衬砌内任一点的应力和位移解析计算公式,并得到了使衬砌边缘岩体开始产生塑性变形的临界内压力。所得到的解与基于理想弹塑性体的Kaster’s解相比,更接近实际隧洞围岩受力变形情况。     

某水工隧洞开挖与支护的数值模拟

在软弱岩体中进行地下洞室开挖时,通常采用加大衬砌厚度来维持围岩的稳定。但工程实践表明,增加衬砌厚度也会带来一些问题,需要作进一步研究。采用摩尔—库伦弹塑性模型的有限元分析方法,模拟水工隧洞的开挖以及支护过程,研究不同厚度的衬砌及支护对洞室围岩稳定性的影响。计算结果表明,在软弱围岩的地下洞室的开挖过程中,单一增加衬砌的厚度并不是最优的选择。     

贮水池动水压力计算探讨

在水池结构抗震设计中，动水压力是一项主要的地震作用。本文对动水压力的合理确定作了探讨，给出了液面晃动效应和竖向地震影响的具体计算方法。通过探讨，证明上述两种效应是显著的，应予重视，不可忽略。     

谈软岩中的围岩压力与隧洞临时支护

围岩压力即围岩二次应力状态的全部作用在无支护洞室中出现在洞室周围的部分区域内,在有支护结构(临时或永久性支护)的洞室中,表现为围岩和支护结构的相互作用。目前一般工程中所认为的围岩压力是指由于二次应力状态围岩产生变形或破坏所引起的作用在衬砌上的压力,即狭义的围岩压力。在岩性坚硬的地层中开挖洞室,由于围岩自身力学性能高,依据情况可不设临时支护,但在岩性软弱的地层中开挖洞室,由于围岩自身力学性能差,就必须进行支护,以新疆引额济克西干渠4#引水隧洞为例,讨论软岩中的围岩压力与隧洞临时支护。     

地铁行车荷载作用下地基土动孔隙水压力实验研究

通过单辆列车荷载,考虑列车间隙时间的长期荷载作用下的动孔水压力室内实验,确定了南京地铁一号线地基土的临界动应力比和临界动应力比时,列车运行初期孔压增长,后期基本不变,反之,每次列车荷载均会引起孔压增长,但后期孔压增长值很小,且增长值趋于稳定,最后通过地基土中动应力计算和分析,认为在地铁列车荷载作用下,南京地基土的孔压模型为强化型,并建立了动孔压计算模型。     

考虑应变软化、剪胀和渗流的水工隧洞解析解

基于统一强度理论和弹脆塑性软化模型,考虑不同工况下主应力顺序、岩石应变软化、剪胀和渗流等综合影响,推导了圆形水工压力隧洞应力和洞壁位移解析解。通过工程算例,比较本文方法与传统方法的不同,说明考虑第一主应力的变化和渗流体积力更符合工程实际,并得出统一强度理论参数、软化特性参数和剪胀特性参数对隧洞切向应力和洞壁位移的影响特性。隧洞设计时,应依据围岩材料特性合理地选取统一强度理论参数,并考虑由于软化特性参数和剪胀特性参数的减小对隧洞切向应力和洞壁位移增大的影响。该结果为圆形水工压力隧洞弹塑性分析提供了理论依据,对工程设计有一定的参考价值。     

南水北调西线工程深埋长隧洞管片衬砌结构受力分析

地应力和地下水问题对深埋长隧洞衬砌的设计及施工具有重大影响。通过数值计算对南水北调西线工程深埋长隧洞管片衬砌结构进行了受力分析,研究了围岩变形及水压力对管片衬砌结构的影响。初步研究结果表明:约90%的洞段稳定性较好,围岩变形对管片衬砌结构影响较小,可采用管片衬砌;隧洞沿线外水压力较高,是影响衬砌设计的主要因素,应采取适当的排、堵措施降低外水压力对管片衬砌结构的作用。研究结果为南水北调西线一期工程隧洞衬砌设计提供了依据。     

引汉济渭工程隧洞围岩压水试验装置研发及应用

结合引汉济渭工程隧洞线路长大、地质条件复杂等特点,研制轻便、可靠、灵活、自动的钻孔压水试验装置,该套装置具有压水管路损失不修正、测试数据自动化、试验精度高等特点,能很好地揭示围岩强、中、弱透水性的演化规律,为隧洞渗控方案设计提供了科学依据,具有显著的现场实用价值和推广应用价值。     

核安全相关水池动水压力的简化计算

以核电站反应堆厂房换料水池为工程背景,使用豪斯纳尔（Housner）理论分析刚性矩形截面储液池结构,通过脉动压力及对流压力对其动水作用进行简化计算,并将计算结果与工程实际中的使用值进行对比、分析。     

考虑动水压力的斜拉桥地震反应分析

结合长江三峡库区内的某双塔斜拉桥,采用W estergaard的附加质量方法来模拟水对桥墩的动水压力,通过大型有限元程序M IDAS/C ivil分别建立了没有考虑动水压力、考虑一半蓄水水位时的动水压力和考虑全蓄水水位时动水压力共三个该桥的计算模型,对该桥进行地震反应分析。期望本文的一些结论能对深水墩桥梁的抗震设计提供参考。     

考虑动水压力的Bishop法路基稳定性的分析

为完善路基稳定性的设计方法,基于简化的Bishop法和流体力学中流网的性质,推导出了考虑动水压力情况下的简化Bishop计算方法,并通过具体的工程实例,在不同的工况情况下,将该方法与工程中常用的瑞典法和理正设计软件法进行了对比计算,结果表明采用该方法进行路基稳定性是合理可行的。     

考虑动水压力的连续刚构桥地震反应分析

提出一种适用于计算深水桥墩的地震动水压力公式,并在有限元模型中采用附加质量的方法来考虑地震时动水压力的作用,用ANSYS程序对某连续刚构桥进行地震反应谱分析和时程反应分析,比较不考虑动水压力和考虑动水压力两种情况下的分析结果.分析表明,在各个截面,考虑动水压力时的地震反应内力和位移比不考虑动水压力时的地震反应内力和位移大,但两者相差不多.     

大直径深水圆柱结构动水压力的时域算法

提出一种计算大直径深水圆柱结构所受动水力的时域算法。大直径深水圆柱结构动水压力计算中,需要考虑水体的可压缩性。基于解析方法推导了频域动水力公式,该公式在时域计算中需要进行快速傅里叶变换或者时间卷积运算,计算量巨大。采用由频域有理函数近似和时域辅助变量实现构成的时间卷积算法,将动水力的频域解析公式实现为高精度、高效率时域算法。算例表明,本文方法具有较高的计算精度和计算效率。     

Sarma法分析动水压力对藤子沟水电站边坡稳定性的影响

在处理土体边坡和节理化岩体边坡时，地下水的力学作用应考虑地下水的浮力和地下水渗流引起的动水压力。文中通过改进Sarma方法阐述透水介质边坡稳定性的计算过程。研究结果表明，改进的Sarma方法，能够很好的地表现地下水的动态变化对边坡稳定性的影响，适合用于土体边坡和节理化岩体边坡的地下水力学作用分析和稳定性评价。     

动水压力对高桩承台桥梁地震反应的影响

以各国规范提供的公式和Morison方程计算动水压力,在不同水深和不同地震动作用条件下分析动水压力对桥梁地震反应的影响,并以五〇四厂黄河大桥为工程实例建立其有限元模型,进行反应谱和线性时程反应分析。结果表明水的存在对桥梁动力特性和地震反应的影响较大,因此在进行桥梁抗震设计时有必要考虑动水压力的影响。