新建公路对既有隧洞的影响及粘钢加固效用分析

以碧沙北路道路工程跨碧岭隧洞为例,研究了在既有隧洞上方修建公路时,车道荷载对隧洞衬砌结构的影响及粘钢加固方案的加固效果。采用非线性有限元的方法进行的数值模拟分析表明:新建公路会造成隧洞衬砌边墙凹陷、底板隆起、开裂增多等不利影响。粘钢加固后,钢板与衬砌共同受力,能有效减小衬砌变形,缓解衬砌应力集中,防止衬砌裂缝扩展,使得新增开裂占比从46.28%降至18.89%。     

输水隧洞CFRP加固技术及效果分析

CFRP作为一种新型复合材料,近年逐步应用于输水隧洞开裂衬砌的加固中,比传统隧洞加固方法具有明显的优势;针对隧洞阴暗潮湿、温度低的环境特点,详细介绍了其施工技术流程。实际案例分析表明:衬砌表面粘贴的CFRP承担较大的拉应力,能够有效提高开裂衬砌的强度、整体性和安全性。     

输水隧洞粘钢加固效果影响因素的有限元分析

输水隧洞衬砌结构病害严重威胁隧洞的长期安全稳定运行。粘钢加固法凭借其工艺简便、经济合理、工期较短等特点而常被运用于隧洞衬砌结构加固补强工程中。合理选择粘钢加固技术参数是确保加固效果的关键,依据某输水隧洞设计了6种粘钢加固方案,利用有限元计算对比分析了钢板厚度、钢板材料强度、胶层厚度三个因素对加固效果的影响。经分析,建议在胶层粘结能力较强,锚固措施较好的条件下适当增大钢板厚度,减小胶层厚度,选用"轻质高强"的钢板材料,以保证加固效果。     

输水隧洞粘贴碳纤维布加固效用的有限元分析

因碳纤维布具有抗拉强度高和耐久性能强等特点,粘贴碳纤维布进行输水隧洞的补强加固是一种逐步推广应用的有效方法,具有高强高效、施工便捷、运输方便、耐腐蚀、自重轻等优势。以深圳市东江水源工程沙湾隧洞为例,以三维有限元作为计算分析工具,论证碳纤维布在输水隧洞加固中的应用成效。计算分析表明:碳纤维布加固能够改善衬砌混凝土的应力状态,对隧洞衬砌结构的稳定起到了一定的作用;碳纤维布参与承担运行期后续增大的外水压力等荷载后,能够明显的改善衬砌混凝土的受力状态,并能抑制衬砌混凝土进一步开裂。     

自进式注浆锚杆在水库隧洞除险加固工程中的应用

祥云县普棚水库输水总干渠隧洞由于地质、设计及施工质量等多方面原因,隧洞衬砌开裂变形严重,且呈逐年加速发展趋势,最大裂缝宽度达4.50cm,严重危及隧洞结构安全。针对隧洞开裂变形问题,提出以注浆锚杆对隧洞衬砌进行加固处理的工程措施,并给出了锚杆的设计方案。该方法加固效果好、施工安全可靠、施工工艺简单、加固费用低,加固处理后的隧洞经后期运行检验,运行状态良好。     

基于ADINA的钢筋混凝土衬砌安全性分析

基于新奥法的衬砌施工理念及透水衬砌理论,采用ADINA有限元软件,以衬砌内混凝土和钢筋结构极限承载力为判别标准,对丹巴水电站引水隧洞在外水压力、内水压力及灌浆压力工况下衬砌的安全性进行了分析评价。数值分析结果表明:该深埋高地应力引水隧洞衬砌在外水压力和灌浆压力作用下,衬砌内混凝土和钢筋处于完全受压状态,其内力满足承载力要求;在内水压力作用下,衬砌满足抗压承载力要求,但受到较大拉应力,衬砌易开裂。     

有压隧洞衬砌碳纤维布加固实践

安徽省太湖县吴俊水电站发电引水压力隧洞自建成投入运行以来,渗漏问题不断。进洞检查发现是下平洞衬砌开裂以及裂缝处贴橡皮再次拉裂。其中衬砌纵向开裂主要原因是实际配筋偏少,结构强度不满足要求。对于衬砌结构强度不足段,推荐采用碳纤维布加固方案,加固后下平洞运行正常,碳纤维布作为主要措施加固隧洞衬砌效果显著。     

和平水电站引水隧洞衬砌裂缝原因分析及修复设计

根据和平水电站引水隧洞衬砌开裂破坏的情况 ,从地质条件、设计情况、材料强度和施工情况分析该隧洞钢筋砼衬砌裂缝宽度严重超标的原因 ,拟定相应的加固处理措施 ;介绍隧洞衬砌按限裂设计和钢管砼组合衬砌钢管厚度的计算方法     

富水地区隧洞衬砌开裂的外水 压力原因分析

某无压输水隧洞在富水地区修建,检修时发现混凝土衬砌出现严重裂缝,与围岩之间存在连续脱空。为此,采用三维有限元法,按照渗流场变化历史对隧洞渗流和应力场进行了模拟计算,结果表明,外水压力可能是造成衬砌开裂的原因,并提出了降低衬砌外水压力和拉应力的处理措施建议。现场监测表明本文的计算方案和成果合理。     

东江水源工程中碧岭隧洞应急加固处理方法研究

为解决东江水源工程中碧岭隧洞的开裂问题,选取回填压注、内表面粘钢板及内套钢拱架三种应急加固处理方法进行比选,提出内套钢拱架加固施工适于该隧洞的裂缝处理,且该方法施工简单、速度快,适用于检修时间短、衬砌结构出现质量缺陷或小微损伤的引水隧洞应急加固处理。该措施在东江水源工程停水检修碧岭隧洞应急加固处理中得到应用,并取得了明显效果,可为同类工程的应急加固处理提供参考。     

高压引水隧洞的有限元计算

钢筋混凝土高压引水圆型隧洞的设计与计算,其中一个重要的内容是用有限元模型正确模拟地应力,以判断在隧洞开挖后围岩的2次应力场中的应力是否仍大于内水压力在围岩中产生的主拉应力,围岩会不会出现水力劈裂现象?也就是说,要保证运行期间不发生水力劈裂,只有按内水压力作用下的三次应力场中不出现拉应力(或者拉应力远小于围岩的极限抗拉强度)来确定围岩的承载能力方能保证这一点.用变温应力场来模拟地应力能够获得合理的位移与应力计算结果.隧洞混凝土衬体的配筋是由裂缝开展宽度计算确定的.通过模拟钢筋的有限元模型的钢筋工作应力的计算结果来确定混凝土的缝宽,将能够较全面地考虑包括隧洞体型尺寸、围岩弹模与弹性抗力、混凝土标号、衬厚、配筋量以及高压固结灌浆的残余应力等诸因素的影响,合理地确定配筋量.     

基于有条件联合承载机理的导流隧洞衬砌 安全与加固措施研究

针对高边墙的导流隧洞,结合某导流洞工程实例,建立了包含衬砌、围岩和支护结构在内的数值分析模型,采用有限抗拉强度材料反映衬砌与围岩间粘结强度有限的受力特征,分析了封堵期间在外水压力作用下衬砌与围岩的有条件联合承载特性,进而校核了衬砌结构的安全性。结果表明：随着衬砌与围岩粘结强度的降低,衬砌应力数值随之增加,所需最小抗剪厚度也越来越大;当衬砌厚度不满足条件时,可将衬砌内钢筋与外围锚杆绑扎或在衬砌内表面施加锚筋桩加固;相比钢筋与外围锚杆绑扎的加固措施,锚筋桩加固措施更为有效。     

深埋隧道喷射钢纤维混凝土支护的数值模拟

为了研究钢纤维喷射混凝土在深埋隧道衬砌中的应用,了解钢纤维喷射混凝土在深井软岩隧道中的支护效果,对不同类型纤维及不同纤维含量下的钢纤维混凝土试件分别进行了抗压、劈裂抗拉、抗剪及弯曲韧性4种室内试验。在试验的基础上进行FLAC3D三维模拟。模拟结果可知:隧道经混凝土初砌后,剪切破坏区明显减少,钢纤维混凝土比普通混凝土有着更好的支护效果,顶底及两帮移近量较普通混凝土降低约7%。通过与现场实测数据的对比,证实该数值模拟结果与实测数据较为吻合,数值模拟的方法可为钢纤维混凝土在深埋隧道衬砌中的推广应用提供参考。更多还原     

有压引水隧洞温度应力的三维有限元分析

结合有压引水隧洞工程实例,提出基于Ｗｏｒｋｂｅｎｃｈ仿真平台建立围岩和衬砌的整体有限元模 型,模拟对应工况下的材料性质、地质和环境条件。并分析该模型在有、无温度应力的条件下,衬砌的应 力和应变分布情况及相应的极值。研究结果表明:衬砌底部内侧出现拉应力最大值,拉应力较为集中分 布在底部与顶部,衬砌两侧出现压应力最大值。计算结果显示,温度降低产生的拉应力对衬砌结构稳定 性的影响较大,在设计衬砌和配筋时需充分考虑。     

新型预应力混凝土衬砌压力隧洞技术及其有限元分析

本文提出了一新型预应力混凝土衬砌压力隧洞技术,即:在厚壁圆筒承受内外水压力时,利用围岩的抗力作用,采用外加预应力法,在围岩和衬砌混凝土之间安装一种圆环形扁千斤顶设备——用薄钢板制成的中空圆环形压力囊,并根据需要利用水或水泥浆通过有限的径向位移对隧洞衬砌混凝土层外部人为地施加某一数值与分布的均布压应力,用以部分或全部抵消内水压力所产生的拉应力。其优点是不仅省去了预应力钢筋,而且施工简便、经济合理。还利用三维有限元法,分析了在隧洞衬砌混凝土外层间隔施加预应力时衬砌混凝土中应力的变化。计算结果表明,该技术是可行的,效果十分明显,可应用于实际工程。     

Dadinkowa水电站厂房蜗壳外围薄壁混凝土受力分析

针对国内对水轮机蜗壳外围薄壁混凝土结构研究较少、设计经验欠缺的问题,以尼日利亚Dadinkowa水电站厂房续建项目为典型案例,对水电站蜗壳外围薄壁混凝土结构进行设计分析。建立三维有限元模型,分析蜗壳外围混凝土在正常运行工况和检修工况下的应力,提取内力进行配筋计算;建立蜗壳0°断面的平面有限元模型,分析蜗壳顶部及基坑里衬附近混凝土应力,提取弯矩和轴力进行正截面和斜截面承载力计算。结果表明,基坑里衬附近混凝土尺寸较小,最薄处仅约21 cm,压应力峰值位于内侧,为5.67 MPa,未超过C25混凝土抗压强度;拉应力峰值位于外侧,为1.55MPa,最大拉应力范围较小。从而,混凝土尺寸能够满足斜截面抗剪承载力要求,无需另外设置抗剪钢筋。为保障结构安全,采用一期混凝土凿毛4 cm、配合植筋φ16@1×1 m的措施,基坑里衬采用双层双向配筋和C30混凝土,蜗壳及引水钢管顶部设置弯起φ32@15 cm钢筋提高斜截面承载力。设计经验可为同类工程设计提供参考。     

乌江彭水水电站导流洞第一标段洞身混凝土施工技术

在乌江彭水水电站导流洞第一标段洞身混凝土衬砌施工中采用了自制移动式钢筋台车,实现了大型断面的钢筋安装,并采用移动式全断面钢模台车、移动式半断面钢模台车、人工立模等工艺进行了混凝土衬砌中模板的施工以及大型马蹄形断面的导流洞混凝土衬砌,加快了施工进度、提高了施工效率,降低了施工成本,增强了施工的安全性,因而可在类似工程中推广.     

新型预应力混凝土衬砌压力隧洞技术研究

本文提出了一种新型预应力混凝土衬砌压力隧洞技术。该项技术根据厚壁圆筒承受内外水压力理论,利用围岩的抗力作用,采用外加预应力法,在围岩和衬砌混凝土之间安装一种圆环形扁千斤顶设备,根据需要利用水或水泥浆通过有限的径向位移对隧洞衬砌混凝土层外部人为地施加某一数值与分布的均布压应力,用以部分或全部抵消内水压力所产生的拉应力。其优点是省去了预应力钢筋,且施工简便。模拟试验证明,利用水或水泥浆施加预应力法是可行的。有限元计算结果表明,在隧洞衬砌混凝土外层间隔施加预应力时,衬砌混凝土中的应力能够满足工程需要。     

钢纤维喷射混凝土力学性能研究及应用

以不同体积掺率的钢纤维作为因变量,设计了钢纤维喷射混凝土的配合比,通过室内试验检测了其力学性能,并通过工程应用实例对其在隧道工程中应用效果进行研究。室内试验表明:当钢纤维体积掺率由0.0%增加到0.8%时,各龄期下钢纤维喷射混凝土的抗拉与抗折强度得到了较大的提高;同时考虑满足钢纤维喷射混凝土的力学性能和经济效益的情况下,建议钢纤维的最佳体积掺率取0.6%。工程应用表明:在隧道二衬结构中采用钢纤维喷射混凝土后,具有施工方便、早期强度高、能够与围岩紧密接触并提供支护抗力,对围岩扰动少等优点,且衬砌结构受压应力较小,满足结构安全设计要求,应用前景广阔。     

扩建隧道爆破对既有衬砌的影响及安全判据

为了研究扩建隧道爆破振动对邻近既有隧道衬砌的影响,提出合理的安全判据,以二庄科隧道扩建工程为依托,采用现场测试与三维数值模拟相结合的方法,对近距离既有衬砌在爆破荷载作用下的振速峰值和应力进行分析。结果表明:距离爆破开挖面约1.5b范围内(b为建筑限界宽),既有衬砌的爆破振动衰减速率较快,然后逐渐趋于平缓,两侧基本呈对称分布规律;而距离爆破源最近的既有衬砌迎爆侧边墙振速峰值最大约为背爆侧的5.6倍,上拱部和仰拱其次,背爆侧边墙最小,因此迎爆侧更容易发生破坏。数值模拟与现场测试结果具有很好的一致性,也验证了现场测试结果的准确性和数值模拟的合理性。同时建立了基于振速峰值和最大拉应力的安全准则,得出既有衬砌安全振速判据为10.73 cm/s,从而确定单段最大允许装药量应控制在41.05 kg以内,保证了既有隧道的运营安全。