排水结构设置后软岩隧洞的渗流-应力耦合分析

高外水作用下,深埋软岩隧洞围岩-支护结构安全将受到极大挑战。为了降低高外水压对软岩隧洞围岩-支护体系的影响,较常见的工程处理措施为在隧洞周围布置排水结构,以降低洞周外水压力。笔者首先提出了一种简便的隧洞围岩-衬砌结构渗流-应力分析思路。然后,以某过断层带深埋软岩隧洞为研究对象,通过开展隧洞施工期、运行期渗流-应力耦合分析,研究了软岩隧洞排水结构的排水效应。研究发现,在注浆圈和排水结构的综合作用下,隧洞衬砌附近的水力比降较小,注浆圈水力比降较大,使注浆圈承担绝大部分外水荷载,而衬砌承担少部分外水荷载;在软岩和衬砌的变形协调作用下,最终形成注浆圈与衬砌的协同承载效应,有效提高了隧洞的运行安全水平。     

深埋隧洞高外水压力设计探讨

外水压力是深埋隧洞衬砌结构设计中一项十分重要的荷载。文章结合深埋隧洞,对减小衬砌外水压力措施进行了分析,对折减系数法、解析法和数值法等取值方法进行了评价,基于解析法对外水压力随围岩渗透系数、灌浆参数和隧洞埋深等的变化规律进行了研究,并结合工程实例提出了适应于深埋隧洞的衬砌外水压力措施和方法。     

引汉济渭工程黄三段深埋长输水隧洞排水方案研究

以有效解决深埋长输水隧洞排水问题为目标,按富水性将隧洞沿线围岩划分为中等富水区、弱富水区和贫水区,采用数值方法模拟衬砌周边渗流场,分析了不同排水设计方案对引汉济渭工程黄三段深埋长输水隧洞衬砌外水压力的影响。结果显示,对于高外水压力情况,将排水孔布置于顶拱处仅能降低顶拱附近的外水压力,无法有效降低作用于底板的外水压力,而排水孔沿衬砌周边均匀布置时,可有效降低作用于衬砌上的外水压力。基于此,讨论了各排水方案的适用条件,给出了深埋长输水隧洞排水设计建议。     

深埋隧洞透水衬砌渗控研究

高外水压力是富水区深埋长隧洞衬砌结构的主要荷载,直接关系到结构安全和工程建设的成败。基于"先堵后排,堵排结合"的治水思路,研究隧洞衬砌的结构型式。通过具体工程实例,从外水压力大小、灌浆圈渗透梯度、衬砌结构受力3个方面,论证了透水衬砌可以较好地防治高外水压力,为透水衬砌防治高外水压力提供理论依据。     

高外水隧洞衬砌堵排水方案及降压效果分析

高埋深隧洞往往伴随着高外水问题,较高的外水压力将导致隧洞衬砌受力破坏,是制约工程安全的重要方面。堵排结合是解决隧洞高外水问题的一项重要技术途径,但在工程设计中往往难以合理考虑堵水措施及排水措施的综合效应。采用三维渗流场数值分析技术,真实模拟灌浆堵水效应及间隔布置排水孔排水效应的综合降压措施,针对性探讨了灌浆圈厚度、排水孔及排水带参数对衬砌外水压力的影响规律,为高外水隧洞的堵排水设计及衬砌设计提供了重要支撑。     

引红济石调水工程深埋输水隧洞外水压力计算探讨

外水压力是深埋隧洞村砌设计中的重要荷载，且往往难以确定，本文结合引红济石调水工程隧洞排水系统的设计对常用外水压力计算方法进行了探讨，并提出了采用渗流理论简化计算外水压力的有效方法，得出合理的设置排水系统及进行围岩灌浆是减少衬砌外水压力和维持地下水系平衡的有效措施。     

天生桥二级电站Ⅱ#隧洞外水压力观测分析

天生桥二级水电站引水隧洞外水压力是主要荷载，设计Ⅱ＃、Ⅲ＃引水隧洞的外水压力进行监测。本文对Ⅱ＃引水隧洞实测外水压力与推测的外水压力进行比较分析。并对排水洞内排水孔布置和渗压计埋设，提出建议，以供设计参考。     

富水隧洞排水设计及效果分析

在富水区开挖深埋无压水工输水隧洞,高外水压力是影响隧洞衬砌稳定的最重要因素,合理的排水设计对隧洞安全尤为重要。结合宁夏固原地区(宁夏中南部)城乡饮水安全水源工程7~#大湾输水隧洞,对深埋高外水隧洞的排水设计进行了探讨,提出结合围岩固结灌浆和钻孔安装毛细透排水管(不穿透固结灌浆层)的设计方案,并采用平面渗流有限元方法对排水效果进行了分析,结果表明,该排水设计方案能有效减少衬砌上承受的外水压力,且可靠性强,对周边地下水平衡影响较小,可供类似工程参考。     

天生桥二级水电站引水隧洞高外水压力形成机制及排水效果渗流场分析

天生桥二级水电站引水隧洞穿过多条岩溶管道。隧洞在施工期多处发生了大涌水。根据暗河的岩溶水文地质条件，分析了高外水压力形成机制；并进行平面渗流场分析，研究设置排水洞后降低外水压力效果。结果表明：设置排水洞后外水压力大大降低．目前，排水洞及其支洞已戳住部分暗河水流，排水效果明显。证明设排水洞是降低外水压力的有效措施。     

天生桥二级水电站引水遂洞高外水压力形成机制及排水效果渗流场分析

天生桥二级水电站引水隧洞穿过多条岩溶管道，隧洞在施工期多处发生了大涌水。根据暗河的岩溶水文地质条件，分析了高外水压力形成机制，并进行平面渗流场分析，研究设置排水洞后降低外水压力效果。结果表明，设置排水洞后外水压力大大降低，目前，排水洞及其支洞已截住部分暗河水流，排水效果明显，证明设排水是降低外水压力力的有效措施。     

基于LUSAS软件的TBM隧洞管片衬砌结构分析

以菲律宾某供水项目榆水隧洞为例,采用大型通用有限元软件LUSAS,以美国规范为标准进行管片衬砌结构分析,对深埋有压隧洞TBM管片在内、外水压力作用卞的受力特点和配筋情况进行研究.计算结果表明:管片衬砌以轴力控制为主,且最大轴力一般发生在衬砌的底部;当外水压力较高,导致配筋较大时,建议在隧洞设置排水管,以降低外水压力,减...     

锦屏二级水电站引水隧洞主要工程地质问题分析

对锦屏二级水电站引水隧洞在前期试验洞施工建设过程中遇到的工程地质问题进行分析研究。概述了锦屏二级水电站引水隧洞地应力场、岩爆及其监测预报的情况,并对隧洞高外水压力和涌突水问题进行分析研究;提出通过加强初期支护防治岩爆和“以堵为主、堵排结合”的涌突水防治措施。     

深埋水工隧洞衬砌渗透压力控制措施研究

我国西部高山峡谷地区水电站工程地下水位高, 深埋水工隧洞衬砌外水压力大, 防渗排水措施要求高。为减小作用于衬砌上的外水压力, 提高衬砌结构的安全性和经济性, 同时减小排水对地下环境的影响, 需要采取合理的围岩防渗排水措施。结合某在建水电站工程, 拟采用固结灌浆、排水孔等防渗排水措施, 建立泄洪洞的三维有限元模型, 精细模拟固结灌浆和排水孔作用, 研究不同方案下隧洞围岩浸润面变化和衬砌所受渗透压力分布规律。结果表明:泄洪洞深部固结灌浆可大幅减少围岩地下水内渗, 有效降低对地下水位的影响, 有利于生态环境保护;排水孔的排水降压作用显著, 可有效减小衬砌所受外水压力。若需兼顾考虑地下水环境影响及有效减小衬砌所受外水压力时, 可采用深固结灌浆联合浅排水孔的处理方案, 且建议固结灌浆范围为5~8 m, 排水孔深度1~2 m。     

复杂岩溶地区引水隧洞衬砌外水压力研究

衬砌外水压力的合理计算是岩溶地区引水隧洞设计关注的重点,对结构设计参数选取及运行安全影响重大。针对滇中引水工程大理Ⅱ段引水隧洞,采用ABAQUS数值模拟的方法对不同衬砌及注浆圈参数下隧洞衬砌外水压力及渗流场变化规律进行研究分析,以确定合适的设计参数。研究结果表明:衬砌全封堵时外水压力基本可认为等效于该点处的静水压力,一般不能考虑水头折减;增大衬砌渗透系数是降低衬砌外水压力极为有效的措施,但同时对渗流场产生较大影响;减小注浆圈渗透系数或增大其厚度在降低衬砌外水压力的同时可有效减小渗流场扰动,极大缓解排水减压和环境保护之间的矛盾。通过分析不同因素对衬砌外水压力的影响,所得结果可为复杂岩溶地区隧洞工程防排水系统设计提供参考。     

基岩裂隙含水系统与隧洞外水压力的相关性研究

外水压力是深埋隧洞衬砌设计中的重要荷载，且往往难以确定。本文以新疆ABH输水隧洞为例，通过对地下水补径排条件分析，引入基岩裂隙含水系统概念，确定基岩裂隙含水系统，为外水压力折减系数的确定提供必要指导。研究结果表明：浅层基岩含水系统外水压力折减系数最大，深层基岩含水系统次之，超深层基岩含水系统最小。     

天生桥二级水电站Ⅰ号隧洞外水压力分析

天生桥二级水电站引水隧洞布置在岩溶地下暗河十分发育的可溶岩体之中 ,隧洞沿线地质条件极为复杂 ,不仅存在岩溶稳定及岩溶涌水地质问题 ,而且高外水压力荷载对引水隧洞的设计及运行安全影响极大。因此 ,对深埋隧洞的外水压力值的正确和评价 ,是关系到隧洞工程成败的关键问题之一。文章较详细地分析了地下水的形成及运动特征 ,对Ⅰ号隧洞的外水压力值进行了确定和评价。经近 6年运行检验 ,证实对该隧洞外水压力值的确定和评价是符合实际情况的。     

特大断面无压泄洪隧洞外水压力取值的探讨

贵州夹岩水利枢纽工程库尾伏流泄洪隧洞为特大断面无压城门洞形,隧洞衬砌厚度及配筋主要由外水压力控制。采用隧洞衬砌四周固结灌浆、设纵横向排水盲管及排水孔等措施进行处理。运用工程类比、有限元渗流分析计算及传统计算方法进行分析研究。结果表明,衬砌排水效果良好,可有效降低隧洞外水压力。该方法对类似工程的无压隧洞外水压力的取值具有参考意义。     

隧洞衬砌外水压力的取值方法与应对措施研究

针对隧道衬砌外水压力折减系数选取、衬砌结构选型等问题,在阐述外水压力折减系数含义的基础上,通过对衬砌类型进行系统分类,对不同衬砌型式外水作用规律与外水压力折减系数进行了分析与讨论。其中,全封堵型衬砌折减系数为1,全排型衬砌折减系数为0,而排堵结合型衬砌折减系数则与整个衬砌系统的设计参数有关。同时,指出相应衬砌结构设计中存在的错误认识,并由此引申出隧道工程在外水压力应对处理方面应该关注的主要影响因素。研究成果可为应对外水压力问题的地下隧道衬砌设计提供参考。     

天生桥二级电站Ⅱ号隧洞外水压力观测分析

天生桥二级水电站引水隧洞存在着较大的外水压力 ,为了解该电站Ⅱ号引水隧洞外水压力分布情况 ,分洞段埋设仪器进行了外水压力长时间的监测。监测资料表明 ,该隧洞在桩号 6 + 2 2 5 1m的上游洞段实测外水压力远小于推测的外水压力 ,其主要原因与监测洞段的地质情况及渗压计埋设位置、未进行混凝土衬砌的Ⅲ号引水隧洞等的排水降压有关。为准确监测引水隧洞的外水压力分布情况、排水洞的排水减压效果 ,文章对监测仪器埋设、排水洞内排水孔布置 ,提出了具体的意见和建议     

承受高内、外水压力的隧洞结构设计建议

隧洞常采用的预应力钢筋混凝土衬砌需承受高内水压力,常规有粘结或无粘结预应力钢筋混凝土衬砌需耗费大量预应力钢材、锚具和普通钢筋,而且应力分布不均匀,施工麻烦,针对这些缺点提出外加预应力衬砌法,即在围岩和衬砌混凝土之间安装一种圆环形扁千斤顶设备,根据需要人为地给隧洞衬砌施加某一数值和均匀分布的反向荷载,即外加均布荷载,用以抵消内水压力所产生的拉应力。针对高外水压力的治理,建议首先采用固结灌浆封堵,然后再将渗漏过来的水采用抽排水系统排走以有效减小外水压力。