水电站出线竖井结构外水压力计算分析

文中以乌干达Karuma水电站出线竖井为例,建立三维有限元模型,对不同边界条件模拟情况下的出线竖井结构受外水作用下的受力进行计算分析。结果表明,竖井结构在受外水作用时,变形不大,衬砌结构是安全的。采用仅受压不受拉的杆单元,可有效地模拟竖井衬砌受外水后围岩与衬砌脱开情况,计算结果偏于保守,对结构设计有利。     

金沙江溪洛渡电站首条引水竖井衬砌完成

装机18台总容量1260万kW的金沙江溪洛渡水电站,设计在左、右岸分别有1个地下厂房,采用单机单管方式在左、右岸各布置9条引水压力管道。压力管道为圆形断面,由上平洞、竖井和下平洞组成。竖井开挖直径11．8m,混凝土衬砌厚度0．9m,衬砌后净空断面为10m。竖井最大井深104m,最小井深97．8m。     

堵排水方式对秦岭隧洞衬砌外水压力的影响研究

为研究隧洞外水压力对衬砌结构的影响,针对引汉济渭秦岭隧洞的高地下水头特点,采用数值计算分别对无灌浆层和有灌浆层两类情况下衬砌完全不透水、渗透性较低、设置排水孔3种工况进行了研究,分析了不同工况下衬砌外水压力的变化,并以典型洞段的堵排水方案为例,验证了排水孔设计的合理性。结果表明：随着衬砌结构透水性的增强,作用于二次衬砌的外水压力逐渐降低;当衬砌具有一定渗透性而未设置排水孔时,灌浆层渗透系数越小,作用于衬砌上的外水压力越小,且随着灌浆层厚度增加,衬砌外水压力不断减小,渗流量不断降低,当灌浆层厚度达到一定程度后,衬砌外水压力值虽继续减小但降幅明显趋缓;采用围岩灌浆并设置排水孔,可使作用于二次衬砌上的外水压力大幅度减小,且有效降低渗流量。综上,采用围岩灌浆的同时设置排水孔可取得良好效果,使作用在二衬结构外表面的地下水压力水头基本接近于零,达到了设计要求。     

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。     

不同外水压力下输水隧洞结构及配筋计算要点分析

针对输水隧洞在衬砌结构、配筋计算中不同外水压力对结构内力值及配筋结果的影响,根据《水工隧洞设计规范》(SL 279-2016)推荐的作用在钢筋砼衬砌结构上的外水压力计算方法及外水压力折减系数方法对外水压力进行折减,并采用水工隧洞钢筋混凝土衬砌计算机辅助设计软件SDCAD对隧洞衬砌结构在不同外水压力作用下的内力及配筋进行计算。计算结果表明:①无压输水隧洞内力及配筋结果由外水压力控制,外水压力越大,结构所受内力越大,对隧洞的选配钢筋要求也越大;②在外水压力作用下隧洞底板与边墙交接位置出现了应力集中,拉应力大于砼抗拉强度,在设计中应采取一定的措施进行补救,防止结构产生拉裂破坏。     

复合衬砌外水压力模型试验研究

为详尽研究复合衬砌外水压力的影响规律,采用自行设计的可拆卸式复合衬砌渗流试验装置,通过改变堵水系统的几何参数、渗透特性以及防排水系统能力等,开展了60,80,100 m三种不同远场高水头环境下复合衬砌堵水与排水系统对衬砌上水压力的影响规律研究。研究结果表明：在全封堵情况下,衬砌上水压力无折减现象,而对于具有一定排水能力的衬砌结构,适当增加灌浆层厚度或减小灌浆层的渗透系数可明显降低作用于衬砌上的外水压力。根据试验数据给出了不同排水面积占比时的外水压力折减系数。研究成果可为实际工程中隧道允许排水量的设计提供参考。     

沙河抽水蓄能电站竖井半地下式厂房

江苏沙河抽水蓄能电站厂房采用竖井半地下式布置，竖井直径为29m，深38m，采用混凝土衬砌。机组设在竖井内，安装场布置在地面，以节省厂用电，降低运行费，并有利于安全运行。投产运行结果表明，竖井围岩稳定，厂房建筑物安全可靠，机组设备运行正常。     

巴基斯坦汗华水电站工程竖井半地下式厂房设计

汗华水电站厂房采用竖井半地下式布置，主机间为竖井式，竖井长28．25m，宽22．00m，深27．70m，采用混凝土衬砌。机组设在竖井内，安装场布置在地面，以节省厂用电，降低运行费，并有利于安全运行。     

荒沟抽水蓄能电站地下厂房电缆竖井设计

电缆竖井是抽水蓄能电站地下厂房的重要建筑物,多采用工程类比的方法进行设计,缺少理论依据,文中以荒沟抽水蓄能电站工程为实例,探索地下厂房电缆竖井设计的理论方法,主要包括竖井截面尺寸确定和衬砌配筋计算。     

三板溪水电站泄洪洞结构设计探讨

隧洞结构采用复合衬砌结构型式。结构荷载主要考虑围岩压力、灌浆压力、外水压力、自重，衬砌厚度不受内水压力控制，而决定于外水压力。衬砌的工作状态相当于一个受到约束的拱圈。     

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...     

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。     

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。     

潘口水电站无压泄洪隧洞衬砌计算

潘口水电站无压泄洪隧洞为城门洞形,采用基于结构力学原理的边值法对隧洞衬砌进行了计算。大型无压泄洪隧洞衬砌厚度主要由外水压力控制。该工程上游洞段设防渗帷幕,下游洞段顶拱设置排水孔,有效降低了隧洞的外水压力荷载,从而减小了衬砌结构厚度及配筋量。对类似工程的无压隧洞设计具有参考意义。     

我国水工地下结构建设的理论与实践

建国５０年来，我国水工地下结构建设的理论与实践均有新的发展，仅在水利水电工程中已建成水工隧洞的长度超过５００ｋｍ，水电站的地下厂房达１００座。在地下工程的设计和施工技术方面进行了大量研究，并提出了许多新的见解和理论，如水工隧洞应务分析的增量渗流荷载理论，衬砌外水压力、有压隧洞混凝土及钢筋混凝奶裂设计、在大断面混凝衬砌分岔洞、预应力混凝土衬砌、高流速水工隧洞、围岩高压固结灌浆以及地下厂房设计与施工新     

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。     

隧道集水廊道底板型衬砌结构排水泄压能力研究

为了进一步优化交通隧道排水系统的设计方案,以贵南高铁九万山隧道为工程依托,基于渗流场和应力场双场耦合理论,以新型集水廊道底板型衬砌、中心排水沟底板型衬砌和传统泄水洞+仰拱型衬砌结构为研究对象,从围岩渗流场分布规律、衬砌结构排水泄压能力以及力学性能等方面综合评价结构的安全性、适用性,并在此基础上研究盲管间距对衬砌结构排水泄压能力的影响。研究结果表明：在60 m水位高度作用下,当环向盲管、泄水孔间距一定时,新型集水廊道底板型衬砌结构拱部、底板所受外水压力为294,158 kPa,其水压降幅比中心排水沟底板型衬砌高出17.5%,12.9%,比泄水洞+仰拱型衬砌高出15.1%,28.6%,可同时达到削弱拱部、底板外水压力的作用,且满足结构安全性的要求。采用新型集水廊道底板型衬砌时,其外水压力分布较为均匀,可避免采用泄水洞时产生类似偏压隧道作用带来的不良影响。     

涔天河水库扩建工程2~#泄洪洞衬砌结构设计简介

涔天河水库扩建工程2#泄洪洞洞身尺寸12m×12.5m,施工期根据该隧洞地质条件、变形观测成果,确定隧洞临时支护设计参数。混凝土衬砌结构设计时根据隧洞地质条件及排水措施,对围岩压力、外水压力等荷载合理取值进行分析,采用传统结构力学方法对混凝土的衬砌厚度及配筋进行计算分析,进行不同衬砌厚度及配筋组合计算,选取较为经济合理的衬砌厚度和配筋组合。     

周宁水电站地下洞群设计及关键技术

周宁水电站具有长隧洞、高竖井、高水头等工程特点,设计采用了超高压竖井,压力管道取消钢衬,采用钢筋混凝土岔管,透水衬砌设计,高压固结灌浆,直螺纹钢筋连接,地下厂房岩壁梁等技术,实践表明,这些技术措施经济可行,许多方面处于国内领先水平。