后张预应力张拉阶段纵向应力与张拉方案研究

为了解决在隧洞后张预应力衬砌施工中因张拉锚索挤压衬砌环,衬砌在形成环向预压应力的同时,会产生纵向拉应力,致使衬砌有可能发生环向裂缝的问题。以南水北调中线穿黄隧洞工程为例,对穿黄隧洞预应力衬砌张拉阶段的纵向应力与张拉方案进行了研究,提供了关于张拉阶段纵向应力与张拉方案的研究方法。结果表明：后张预应力衬砌施工时出现的环向裂缝问题,可以通过选择合理的张拉方法予以解决。可供具有圆筒形轮廓的预应力工程研究张拉方案时参考。     

后张预应力圆形隧洞衬砌纵向应力计算

隧洞后张预应力衬砌施工过程中,因张拉锚索挤压衬砌环产生环向预压应力,同时,还会在衬砌环中产生纵向拉应力,若处理不当,其值较大,可以使衬砌发生环向裂缝,应予重视.提出等效弹性地基梁算法,用以计算薄壁圆筒的纵向内力、应力和变形,适于手算和电算,可供工程应用;通过对不同张拉方案计算结果的分析,提出减小纵向应力,保障安全应用的建议.     

思德水库输水隧洞加固问题探讨

仪陇县思德水库总库容4170万m^3，红岩隧洞是该水库灌区的咽喉工程。该输水隧洞全长6484m，设计流量4．57m^3／s，加大流量5．22m^3／s，比降1／2000。隧洞设计为顶拱120°的圆拱直墙式浆砌条石断面，洞宽3m，直墙高2m，顶拱矢高0．7m，边墙、顶拱为0．3m（底板为0．2m）厚的M5水泥砂浆砌条（拱）石。该工程于1978年动工，1982年竣工，运行2年后，桩号1＋665．4m～4＋719m段大部分边墙出现开裂。     

TBM隧洞衬砌渐变段局部水头损失研究

输水隧洞是水利水电工程中最为常用的一种水工建筑结构。随着TBM掘进施工的普及,沿线情况复杂多变,隧洞衬砌厚度沿线随其不同,洞径亦沿线变化,不可避免地出现渐变段,洞经变化段会产生局部水头损失。采用数值模拟方法对隧洞洞径收缩段的局部水头损失进行了研究,主要内容包括:不同收缩段角度对局部水头损失系数的影响;不同洞径比对局部水头损失系数的影响。计算得出不同收缩段角度、不同洞径比下局部水头损失系数值,为TBM隧洞衬砌渐变段设计计算提供参考。     

路堤填筑对下覆输水隧洞的影响及减载设计

路堤填筑将对下覆输水隧洞结构产生不利影响，为降低路堤填筑对下覆输水隧洞的影响，提出了在隧洞两侧设置灌注桩的减载方案，并采用有限元对未设置灌注桩减载及不同桩间距、桩体弹性模量和桩体排数的灌注桩减载加固后输水隧洞进行模拟，同时在典型断面设施监测点，监测隧洞衬砌顶拱、拱腰、边墙、底板、边墙与底板连接点的应力和变形情况，分析了桩间距、桩体弹性模量和桩体排数对隧洞减载效果的敏感性。结果表明：(1)路堤填筑将造成隧洞衬砌顶拱竖向变形达到5.45 cm,边墙和地板交接处，混凝土所受拉应力达到8.34 MPa,超过结构抗拉强度容许值，衬砌处于不安全状态；(2)通过设置灌注桩可以有效降低路堤填筑对输水隧洞的不利影响，提高输水隧洞的安全性；(3)输水隧洞减载效果与桩体间距和桩体排数显著相关，与弹性模量相关性相对较小。     

郎恒水电站右水源引水隧洞防渗补漏工程施工

根据郎恒水电站右水源引水隧洞衬砌混凝土裂缝的分布情况,对开裂较大的纵向裂缝,凿除开裂的混凝土后进行泵送混凝土回填;较小的纵向裂缝采取化学灌浆,封堵因裂缝产生的渗漏通道,同时通过固结的化学材料增强薄弱面的强度。回填混凝土达到设计强度70％后,对溶洞及连接衬砌段顶拱进行回填灌浆,使衬砌混凝土与围岩整体结合,漏水通道得到填充和封堵并降低顶拱2／3拱高处应力。工程完成后溶洞衬砌混凝土裂缝结合良好,渗漏流量减小,达到了预期目的。     

穿黄隧洞预应力衬砌结构三维非线性有限元分析

采用考虑接触问题的三维非线性有限元方法,对穿黄隧洞预应力衬砌结构进行计算分析。计算中考虑了内、外衬之间的接触,以及地基抗力对结构的作用,并对荷载施加过程和锚具槽施工过程进行了模拟。计算结果表明,预应力衬砌因锚索张拉挤压产生环向预压应力,同时,在衬砌环中还产生纵向拉应力。有资料分析某隧洞仿真模型预应力张拉试验中衬砌出现的环向裂缝,就是纵向拉应力超限所致。通过数值方法,分析引起纵向拉应力的主要因素,可供类似工程结构参考应用。     

荒沟抽水蓄能电站地质探洞封堵方案

荒沟抽水蓄能电站地质探洞基本平行于尾水隧洞布置,位于两尾水隧洞之间,洞间岩体较薄,断层节理较发育,运行时可能沿断层节理向探洞渗水。且地质探洞与厂房顶拱岩体最薄部位仅为2 m,如果封堵处理不好,将会引起向厂房内渗水,严重时地质探洞与厂房连通,将会导致水淹厂房。文中介绍了荒沟抽水蓄能电站地质探洞封堵方案的确定过程,为类似工程的设计提供借鉴。     

盘石头水库输水洞衬砌环向裂缝原因分析

河南省淇河盘石头水库工程业主和各参建单位对输水洞工程主洞钢筋混凝土衬砌产生环向裂缝原因看法不一。笔者从地质专业角度就此问题作了较深入的论述与分析，排除了地质方面对开裂的影响。     

地震波入射角对输水隧洞地震响应的影响

在均质围岩条件下,结合大伙房输水隧洞二期工程,对输水隧洞混凝土衬砌层进行了地震响应分析。结果表明:随着地震波入射角的增大,衬砌层的径向应力先增大后减小,当地震波入射角为45°时,径向应力最大;环向应力逐渐减小,当入射角为90°时,环向应力趋向于0;纵向应力逐渐增大,当入射角超过75°时,衬砌层的纵向应力超过环向应力。当地震波入射角为45°左右时,衬砌层径向、环向和纵向的动应力均较大,衬砌层的地震响应最不利。     

埋地压力输水钢管最大环向应力计算探讨

输水工程中,输水钢管往往工程量大,工程投资高,所以合理地确定钢管壁厚尤显重要。我国输水钢管的壁厚设计除考虑内水压参数外,还增加了管重、覆土重等全部外压参数对钢管的影响,即内外压叠加后确定壁厚。通过计算输水压力钢管在不同内水压力和外压情况下钢管管壁截面的最大环向应力,得出随着钢管的计算壁厚增大,管壁截面最大环向应力呈减小的趋势;钢管的计算壁厚在某一区间时,管壁截面最大环向应力变化不大,甚至在某些工况下随着计算壁厚增大,管壁截面最大环向应力也增大。通过进一步分析发现,随着钢管的计算壁厚增大,内水压力产生的轴向拉力对应的环向应力逐步减小,而由外压产生的弯矩对应的环向应力先增加后减小。当计算壁厚与管径的比值在1/60～1/130之间时,由外压产生的弯矩对应的环向应力取到最大值。本文对压力输水管道设计具有一定的指导意义。     

高地应力软岩输水隧洞锚杆-锚索联合支护研究

随着水利工程建设向地质复杂地区扩展,遇到的高应力地下洞室工程越来越多,对围岩支护技术提出了新的要求。文章以某输水工程为例,针对研究段的高应力软岩输水隧洞围岩的应力水平以及岩体参数,提出了锚杆-锚索联合支护的具体设计方案,并通过数值模拟,表明该方案为最优支护方案。     

引汉济渭秦岭隧洞开挖期围岩稳定性数值分析

隧洞岩体的稳定性分析是保证施工期和运行期安全稳定的重要研究课题,隧洞围岩稳定中地应力因素有着十分重要的作用,基于引汉济渭秦岭引水隧洞二衬混凝土开裂洞段典型断面的应力实测结果与地形地质构造条件,运用FLAC^3D软件模拟地下隧洞工程的施工开挖。结果显示,洞周围岩总体处于受压状态,主压应力一般为8～38 MPa,在拱顶与右侧拱肩、拱墙与底板交汇处有一定程度的压应力集中,压应力为28～38 MPa。隧洞顶拱位移总体上为5～20 mm,两侧边墙朝临空面方向的位移总体上为5～35 mm,底板回弹变形总体上为5～25 mm,位移较大处在Ⅳ类围岩中,断层f处尤其突出。隧洞开挖后产生了一定范围的塑性区,以剪切破坏为主,塑性区主要在Ⅳ类围岩中,深度3～4 m;靠近断层区域塑性区进一步向断层延伸,局部塑性区深度达6 m。     

高温引水隧洞应力场分布的研究

研究高温隧洞在温度稳定时,达到热平衡条件下的温度场及其引起的温度应力与隧洞自重应力的耦合分布形式。通过应用弹性力学中无限长圆筒对称温度应力的解析解与有限差分软件对温度场的分析,得出温度场及隧洞径向应力σρ、环向应力σφ和轴向应力σz的分布形式,表明在变温区,径向应力σρ呈先增大后减小趋势,环向应力σφ沿着洞径方向由拉应力变化为压应力,轴向应力σz沿着洞径方向为压应力增大。模拟温度应力与自重应力耦合作用下在隧洞水平边墙和洞室顶部的应力分布规律。表明在两个不同位置处的耦合应力分布明显不同,环向应力σφ在水平边墙处为压应力,且逐渐增大后趋于稳定,而在隧洞顶拱处为拉应力,逐渐变为稳定温度区的压应力。隧洞洞顶拱处的混凝土衬砌在耦合应力作用下处于拉应力状态,在环向拉应力作用下极易产生裂缝。更多还原     

超前锚杆施工技术在田湾河工程中的应用

1工程概况四川田湾河仁宗海水电站位于四川省甘孜州康定县和雅安市石棉县交界处,为引水式水电站。电站主要有坝区枢纽、引水系统、厂区枢纽和“引田入环”输水枢纽等建筑物组成。“引田入环”输水隧洞沿线地层为变质砂岩夹薄层板岩,洞线与地层走向夹角较小,围岩总体以Ⅱ、Ⅲ类为主,具备成洞条件,但穿越天然凹沟段埋深较浅,围岩稳定性差,地下水较丰,另外局部断层及影响带、裂隙密集带岩体破碎,应加强支护。输水隧洞布置于田湾河右岸,并穿越田湾河和环河的分水岭。隧洞长6900m,为无压洞,洞室断面为城门洞型,输水隧洞在平面上桩号(输)2 086.43…     

引汉济渭二期高地下水位盾构隧洞渗流应力耦合研究

白鹿塬洞段是引汉济渭二期工程黄土区隧洞中埋深最大、地下水位最高的隧洞工程,其盾构法施工的可行性与安全性尚不明确。为此,应用ABAQUS渗流-应力全耦合数值模拟方法,采用Mohr-Coulomb弹塑性本构模型与刚度迁移法,对白鹿塬282.22 m埋深泥岩洞段的盾构掘进过程进行了三维仿真,重点分析了隧洞掘进阶段典型断面围岩孔隙水压力、应力变形、塑性区以及衬砌结构受力变形的变化规律。结果表明：典型断面处孔隙水压力随开挖过程先降低后回升,随后趋于稳定,距离掌子面前缘约3.6 m的隧洞断面处产生体积收缩,从而造成超孔隙水压力,压力水头最大值约248.0 m;洞周收敛,顶拱下沉,底拱隆起,隧洞周围围岩应力、应变、径向变形呈对称性分布,等效塑性应变主要发生在洞侧3 m深度范围内,顶拱无明显的塑性区,故围岩的最可能破坏模式为侧拱围岩塌落;在施工阶段衬砌结构内外缘以压应力为主,最大压应力为18.77 MPa,衬砌顶拱、底拱外缘以及拱腰内缘边墙产生较小的拉应力,约为0.85 MPa,均满足抗压承载力和抗拉强度要求。研究结果可为引汉济渭二期工程的安全运营及灾害防治提供参考依据。     

隧洞病害原因分析及加固处理

丽江拉市引水隧洞及祥云普棚水库输水总干渠隧洞在经受1996年丽江大地震后,隧洞破坏较严重,分析破坏的主要原因是由于围岩稳定性差,尤其是断层带,其侧压力较大,造成侧墙开裂,部分洞段边墙向洞内凸出,缩小了隧洞过流断面.另外,由于底板承受的侧向山岩压力较大,使底板产生较大变形,造成底板隆起开裂.此外还有设计及施工方面的原因.针对隧洞破坏的具体情况,采取了相应的处理措施,经加固处理后的洞段运行状态正常.     

天生桥一级水电站引水隧洞预应力环锚施工技术

天生桥一级水电站引水隧洞跨１０号冲沟洞段，设计采用３００ｔ级后张预应力环形锚索加固洞身结构，对目前国内张拉吨位最大的本工程环锚施工的全过程和出现的问题进行要点介绍。     

大伙房水库输水隧洞裂缝原因分析

大伙房输水二期工程隧洞多为浅埋、短洞。在3号隧洞混凝土衬砌不久发现出现了多条裂缝,通过观察洞内混凝土裂缝形式主要有横缝、无规律浅表裂缝、环向裂缝等,其中环向裂缝较多、有的裂缝渗水严重。为此,参建各方系统分析隧洞裂缝产生的可能原因,针对原因提出了预防措施。     

映秀湾水电站地下厂房顶拱开裂成因分析

映秀湾水电站至今已运行30余年，由于其地下厂房围岩构造复杂，洞室顶拱纵横向裂缝密集．通过三维非线性有限元模拟分析，探明了顶拱纵横裂缝的成因及其对厂房结构安全的影响．经与实测资料对比分析表明，本模拟开裂区域与实测纵向主裂缝位置及环向开裂区域基本一致，成果合理可靠．