广州北江引水工程有压隧洞衬砌结构设计

结合广州北江引水工程2~#、3~#有压隧洞工程地质条件,拟定两个隧洞衬砌结构方案:预应力钢筋混凝土衬砌结构型式与钢筋混凝土衬砌结构加设钢衬两种隧洞衬砌结构型式方案,从施工、工程投资、结构安全性、抗渗性能、过流能力等方面进行比较,最终确定采用钢筋混凝土衬砌加设钢衬结构型式的方案,并对该衬砌结构型式进行了设计计算。     

输水隧洞内压作用下衬砌结构破坏分析

为了避免输水隧洞混凝土衬砌在运行中可能会出现不同程度的开裂破坏现象。为评价衬砌结构安全性,有必要开展输水隧洞混凝土衬砌结构的开裂分析,并揭示其裂缝开展及分布规律。以华东地区汤浦水库有压输水隧洞为例,建立隧洞围岩-衬砌结构非线性有限元模型,研究在内水压力等荷载综合作用下衬砌结构的应力、变形状态,并通过分级加载揭示了衬砌结构在内水压力作用下的破坏模式。研究结果表明:在高内压作用下,混凝土衬砌首条裂缝出现在衬砌结构的几何转角区域;由于受裂缝区域应力释放的影响,后续裂缝开展呈现出近似对称的规律。因此,在衬砌结构设计和安全运行监测时应对结构几何转角区域给予足够重视。     

喷锚衬砌设计的几个问题

水工隧洞的主要类型有:有压和无压引水隧洞、尾水隧洞、泄洪隧洞、导流隧洞等。其主要特点是承受内水压力并有一定流速的水流通过。因此,承受内水压力的能力和过水能力的大小,是不衬砌和喷锚衬砌隧洞设计中要考虑的主要问题。 近十年来,随着开挖技术的发展和喷锚衬砌的广泛应用,在水工隧洞采用不衬砌或喷锚衬砌的数量也有所增加。据初步统计,目前应用喷锚衬砌的水工隧洞已有14座,总长度达20km。下面就几个问题加以阐述:     

不衬砌有压输水隧洞设计与研究

有压输水隧洞因布置灵活、运行方便等优点逐渐成了工程设计者首选的一种输水形式,当满足一定条件时,目前国内外有压输水隧洞都趋于采用不衬砌,以节省投资。不衬砌有压输水隧洞核心是建立以围岩为内水压力的承载主体,国内部分学者进行了一些研究,但这些研究主要集中在洞室围岩稳定理论分析方法,受制于地质条件的复杂性和不确定性,实际工程建设过程中很难对地质条件进行准确判别。依托福建龙岩引水工程,提出一套基于地质条件与隧洞设计紧密结合的系统不衬砌有压输水隧洞设计方法和思路,有效解决了不衬砌有压输水隧洞在实际应用过程中的设计难题,可为类似工程提供借鉴和参考。     

米亚罗水电站有压引水隧洞衬砌设计探讨

结合阿坝州理县米亚罗水电站有压引水隧洞的衬砌设计、优化及各种观测分析结果,阐述了对隧洞围岩进行科学分类、分别采用适合的衬砌方法,在保证洞室安全稳定的情况下,不仅能缩短施工工期,而且能有效降低工程造价,取得安全、经济的综合效益。     

中小型水电站非圆形有压隧洞衬砌配筋计算

中小型水电站有压隧洞受投资及施工技术等限制不宜选取圆形断面,而现行规范未明确给出非圆形有压隧洞钢筋混凝土衬砌的配筋计算公式,因此有压隧洞断面形式的选择在中小型水电站设计中是一个难题。以知木林水电站有压引水隧洞为例,通过比较选择了施工难度较小、成本较低、实用性较强的似马蹄形优化断面,结合地质资料,利用ANSYS有限元分析软件模拟隧洞的各种工况,得到了衬砌配筋方案。目前隧洞施工状况良好。     

广西下桥水电站引水隧洞衬砌结构方案选择

根据广西下桥水电站引水隧洞工程实际条件,论述在保障工程安全的前提下,对工程特点做具体分析,从抗渗安全性,综合经济效益考虑,选择经济、可靠、效益指标优越的中低水头大漉量有压引水隧洞衬砌结构方案为钢筋混凝土衬砌及局部内套钢管结构.电站投入运行5年未发现隐患.     

煤田采空区水工隧洞加固处理技术

某输水隧洞设计为无压隧洞,从某煤田上部穿过。因下部预留保护煤柱被回采,形成采空区,造成山体沉降,隧洞变形破坏。为保隧洞安全及设计过流能力,设计从两个方面采取处理措施,一是隧洞采空区地基灌浆处理,二是隧洞衬砌结构拆除重新衬砌。     

圆形有压隧洞双层钢筋混凝土衬砌配筋计算方法探讨

通常在圆形有压隧洞衬砌设计时，首先要对衬砌结构进行强度计算，再做限裂验算。本文通过对现有的圆形有压隧洞钢筋混凝土衬砌出现裂缝情况下的配筋计算分析探讨。就《规范》中提供的计算公式在隧洞衬砌不同工况，不同围岩及不同的结构尺寸条件下，做了大量计算，并进行了归纳分析。提出了自己的看法，即在成洞条件下修建圆形压力隧洞，其双层钢筋混凝土衬砌在设计时是限裂验算控制的。因此，可不进行强度计算，而直接做限裂计算。     

观音峡水电站引水隧洞设计方案分析

无压隧洞是引水发电站常采用的引水工程。本文以观音峡水电站无压输水隧洞作为工程背景,介绍了观音峡水电站及其引水隧洞的工程概况,在此基础上,分析了隧洞线路方案比选和隧洞结构形式比选,并对隧洞过水能力和衬砌结构受力安全进行了验算。结果表明,采用左岸引水隧洞,选用城门形式的无压引水隧洞结构形式,在技术、经济指标等方面优势明显;隧洞的衬砌结构受力和过流能力满足设计要求。     

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。     

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。     

圆形水工隧洞钢衬加固技术

在病险水库除险加固工程中,对于承受内水压力为主的圆形水工隧洞的加固问题,最简单的处理方法是在原衬砌隧洞内增加钢衬,就可使隧洞达到结构安全和防渗要求。但在实际设计及施工过程中,对这种加固技术还存在适用条件认识不足,灌浆工艺及工序不到位,钢衬起始部位止水结构设计不当等问题。由此造成钢衬抗外压失稳、受水流冲击而翘曲等安全事故。针对圆形水工隧洞钢衬加固存在的问题,分析和讨论了钢衬加固的特点及其适应性,并总结了圆形水工隧洞钢衬加固的设计及施工要点。对今后隧洞钢衬加固的设计及施工具有一定的指导意义。     

双层复合衬砌隧洞运行安全预警监控指标研究

双层复合衬砌结构是一种新型隧洞衬砌结构型式,其外衬承受外部水土压力,内衬承受内水压力,体现了"结构联合、功能独立"的新型输水隧洞设计理念,目前该衬砌型式已成功应用到我国北方某输水工程中,如何确定双层复合衬砌隧洞安全预警监控指标是工程运行管理的重点和难点.本文基于以往研究成果,提出了工程结构监控指标及监控阈值确定的统一技...     

钢罩式气垫调压室在金康水电站的应用

国内外已建的气垫调压室都是利用经过处理的围岩自身或再辅以在其周边设置的水幕来防止气室漏气。但据国内外的工程实践,即使对岩体采取了复杂而昂贵的工程处理措施,也难以确保气室的气密性。金康电站的地质条件较差,气垫室采用钢板防止气室漏气,克服了气室闭气难的问题,实现了工期省、投资省、调压室运行可靠的目标。钢罩式气垫调压室在金康电站的成功应用,将对引水式电站具有较大的推广价值。     

一种隧洞固结灌浆效果声波检测数据综合统计新方法的探索与实践

固结灌浆是隧洞衬砌支护施工的一项重要内容。其质量直接影响隧洞运行安全，施工质量检测显得十分重要。近十年来，多种方法的综合声波测试已成为灌浆效果检测的有效手段之一，但对检测结果评判是否达到设计标准难下定论，为此，通过对大量声波、弹模数据和工程运行情况的对比、统计和分析，总结出一种针对隧洞高压固结灌浆效果多种声波检测综合数据统计方法，并已用于多个水电项目当中。     

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。     

喷射混凝土早期材料性质对支护效果的影响

作用在喷射混凝土支护上的荷载和隧洞安全度,同下面两者有直接关系:(1)喷射混凝土早期阶段,其刚度和强度随时间的增长过程;(2)掌子面对围岩的临时支护效应及其前进速率。本文利用等价平面应变问题对此进行了探讨,并作了实测分析。文中所得研究成果可供隧洞开挖施工程序设计参考。     

高压水工隧洞钢筋混凝土衬砌裂缝开度计算方法评析

针对在复杂工作条件下的高压水工隧洞衬砌裂缝宽度的计算问题,基于国内外现有主要裂缝计算方法理论基础,通过研究内水压力、隧洞半径、衬砌厚度、保护层厚度、围岩抗力、混凝土抗拉强度以及衬砌配筋率等参数对衬砌裂缝开裂特性和扩展规律的影响,结合某抽水蓄能电站高压水工隧洞工程案例,开展各裂缝计算方法的综合评析。结果表明:(1)对高压水工隧洞衬砌而言,衬砌裂缝宽度主要受内水压力、围岩抗力和钢筋应力参数的影响,其中内水压力的影响最为显著;(2)由于裂缝开展规律不同,基于一般混凝土构件建立的裂缝计算方法不适用于高压水工隧洞,并且计算结果明显与实际情况差别较大;(3)弹性地基梁方法对高压水工隧洞衬砌裂缝宽度计算较为合适。     

高压隧洞的设计及应力分析

对高水头大直径钢筋混凝土衬砌压力隧洞的设计准则和结构分析方法进行讨论分析，提出高压隧洞应按不衬砌隧洞进行设计，内压主要由围岩承担，衬砌的主要作用是平整洞壁，防止围岩坍落；外压有可能是衬砌设计的控制情况，增加抗外压圈的厚度能显著提高衬砌抗外压的能力。