水工隧洞外水压力设计分析探讨

水库建成蓄水后 ,因地下水位抬高 ,对地下水工隧洞将作用较大的外水压力。文章针对乌江洪家渡水电站左岸泄洪系统地下洞室的外水压力分析 ,结合部分已建工程的实际经验 ,在大量结构计算的基础上 ,提出了外水压力的设计思路和处理措施     

水工隧洞设计中外水压力的探讨

以黄河公伯峡水电站工程右岸水平旋流消能泄洪洞为例,采用水工隧洞设计规范的外水压力折减系数法和有限元渗流计算法,对作用于水工隧洞衬砌混凝土上的外水压力值和分布进行探讨,以供同行设计时参考。     

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。     

水和温度耦合作用下水工隧道钢筋混凝土衬砌开裂特性

为研究水和温度联合作用下对水工隧道钢筋混凝土衬砌开裂的影响,以某工程案例为依托,基于多裂缝混凝土本构模型的数值模拟方法,研究水工隧道初次冲水加压和温度联合作用下,衬砌结构的开裂特征。结果表明,隧道充水和温度的同步作用下会导致隧道衬砌的提前开裂;两因素联合作用时,增大充水速度将显著影响裂缝的宽度,同时对裂缝的分布范围也产生较大影响;衬砌和围岩之间的热导作用,通常不会改变裂缝产生的位置,但会显著减小裂缝的宽度。     

隧洞及压力管道设计中的外水压力修正系数

外水压力是隧洞衬砌及压力管道的重要荷载。作用在衬砌上的外水压力水头与地下水位至隧洞的水柱高之比称为外不压力折减系数。由于实际工程中这一系数不恒不盱１，一义为外水压力修正系数。提出初始修正系数等３个分项系数的新概念，并将分项系数的乘积定义为综合修正系数，以期能较好地解决餐生的这一困扰设计人员的难题。     

长期冲蚀作用下水工隧洞衬砌结构的受力分析与安全评价

以丰宁抽水蓄能电站泄洪排沙洞为研究对象,针对典型洞段开展长期冲蚀作用下的衬砌结构受力分析与安全评价。根据巡检机器人获得的隧洞衬砌受到冲蚀情况,分析隧洞投入运行后累计7年的衬砌外水压力测数据变化规律,提出基于材料强度、结构配筋和承载力安全系数指标的衬砌结构安全评价方法,并利用该种方法对受长期冲蚀影响下的丰宁抽水蓄能电站排沙洞的围岩稳定性、衬砌结构受力特性和结构安全进行了分析和评价。结果表明:泄洪排沙洞运行的围岩稳定性可以得到保证;虽然长期运行条件下的衬砌结构安全程度有所降低,但仍然符合衬砌结构安全要求,泄洪排沙洞的结构安全仍有保证。相关研究可为受冲蚀作用影响的类似水工隧洞衬砌结构安全评价提供参考。     

水工隧道衬砌地震作用力计算方法探讨

在进行水工隧道衬砌地震作用力计算时,目前采用的解析方法存在加力困难,数值计算方法对初始应力场的使用方法不严密,两种方法对围岩类别和埋深的影响考虑不充分并且计算结果相差较大。针对存在的这些问题,改进了荷载施加方式,修正了初始应力场,得到了比较满意的结果。     

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。     

锦屏电站高外水压力条件下隧洞衬砌结构的探讨

锦屏二级电站是利用雅砻江大河湾地形设计修建的巨型电站,其高埋深带来的高外水压力和高地应力问题是水电工程建设世界性难题。如何在高外水压力条件下合理地设计衬砌结构,保证隧洞交通和引水发电功能的可靠实现,关系到该电站能否顺利建设和发挥效益,也关系到未来在雅鲁藏布江大河湾地带及类似情况下修建隧洞的可行性,事关重大。结合工程实践经验和理论分析,提出了一些有针对性的解决方案,供参考。     

水工压力隧洞衬砌顶部脱空区对衬砌内力影响分析

针对水工隧洞衬砌顶部可能出现脱空的现象,在对其原因初步探析基础上,应用ABAQUS建立拱部衬砌存在脱空的隧洞模型,计算分析不同内水压力下,脱空区大小对衬砌内力的影响,并对其安全性进行评价.计算表明:(1)拱部衬砌背后脱空对其受力影响显著,无内水压力时,应力较之无脱空工况可增长数倍,内水压力为0.5 MPa时,弯矩较之无脱空工况增长5.5倍,与之对应,衬砌拱部安全系数降低显著;(2)衬砌拱顶安全系数随空洞及内水压力增大而减小,脱空区增大对应安全系数减幅较小,而内水压力增大对应安全系数减幅较大,衬砌安全对水压变化敏感.     

水工隧洞衬砌结构设计的一些基本原则

1衬砌型式的选择1．1衬砌的基本类型水工隧洞衬砌按永久承载结构型式常分为不衬砌、喷锚衬砌、混凝土衬砌（包括钢筋混凝土衬砌）、钢板衬砌等几种基本类型．在混凝土衬砌中按施工方法不同又分为装配式和现浇筑衬砌两种；按应力特点可分为普通混凝土衬砌和预应力混凝土衬砌；按衬砌设计原则的不同又分为抗裂衬砌与开裂衬砌；在开裂衬砌中按是否限制裂缝宽度分为限裂衬砌与非限裂衬砌．1．Zffi岩承担内水压力的能力在有压隧洞衬砌型式选择中，围岩有无承担内水压力的能力是一个要考虑的重要因素．围岩承担内水压力的能力是指在此压力作用下…     

回归应力场下的大型地下岔管围岩稳定及衬砌结构分析

根据实测点反演研究区域的初始应力场是地下洞室围岩稳定性分析的首要工作。采用有限元模拟中常用的多元线性回归与逐步回归相结合的方法,结合某水电站地下尾水岔管段区域地形地质条件回归得到初始应力场,并在较准确的回归应力场下,研究该大型地下岔管在完建、运行和检修工况下衬砌厚度对围岩稳定及衬砌结构本身的影响,提出较合理的支护措施。     

高温热害水工隧洞支护结构受力分析数值模拟研究

为得到高温热害水工隧洞支护结构的受力机理,以新疆某引水隧洞为例,通过理论计算并使用ANSYS建立热-固耦合模型,对高温热害隧洞支护结构的受力特征进行了计算和分析。结果表明:在围岩与混凝土间设置隔热层能显著改善一期混凝土衬砌的受力情况,衬砌平均应力减小约46%,对二期混凝土无明显影响;隔热层会使支护结构的平均位移增大约14%;隔热层能显著提高一、二期混凝土的安全系数,其均值>1。对隧洞进行喷锚支护并对二期混凝土进行配筋后,隔热层+一期混凝土+二期钢筋混凝土组成的支护结构可以满足工程安全性的要求,可应用于实际工程中。     

ABAQUS在输水隧洞衬砌结构计算中的应用

为研究输水隧洞在地震荷载作用下结构的受力变形规律,文章采用大型有限元软件ABAQUS,对输水隧洞在设计和地震两种工况下的应力及变形规律进行分析研究,得到以下结果:输水隧洞衬砌结构在两种工况下应力最大值均位于边墙与底板的交接位置,在交接处由于结构突变产生了应力集中,结构位移在底板的跨中位置最大,其次是顶拱位置,在边墙两侧呈对称分布;在地震荷载作用下,隧洞结构应力及变形情况均大于设计工况,在底板、边墙及拱顶交接处产生塑性变形并发生破坏,并向周围扩散,在设计中应在底板、边墙及拱顶交接处采取一定的措施来防止结构破坏。结果表明,有限元ABAQUS在隧洞衬砌结构计算中准确性高,设计成果符合工程实际情况。     

简论水工隧洞衬砌施工方法

水工隧洞衬砌的施工方法,应根据施工单位拥有的机械设备、施工成本、施工进度要求等因素,合理安排施工,满足业主对工程的需要,文中以具体的工程实例为基础,论述了施工方法的多样性和灵活性。     

温度应力及内水压力耦合作用对隧洞衬砌伸缩缝间距及裂缝宽度的影响

分析了隧洞的温度分布,建立了温度应力和内水压力耦合作用下隧洞衬砌伸缩缝的间距及裂缝宽度的计算公式,并将其计算方法运用于新疆玛纳斯河老虎嘴水电站隧洞,使隧洞衬砌伸缩缝设计更加合理、经济。     

通水冷却对隧洞衬砌温度应力的影响

以白鹤滩水电站泄洪洞为研究对象,运用三维有限单元法模拟龙落尾段衬砌混凝土的施工过程和通水冷却措施,通过比较衬砌底板代表点的最高温度、最大内表温差、最大拉应力以及最小抗裂安全系数,分析通水冷却各因素对泄洪洞衬砌混凝土温度和温度应力的影响。结果表明:通水冷却能够有效降低衬砌混凝土最高温度、最大内表温差和最大拉应力,提高衬砌混凝土的抗裂安全性;冷却水温、通水时间、通水流量、水管间距等因素中,水管间距对衬砌混凝土温度和温度应力的影响最为显著。     

输水隧洞衬砌结构数值分析

衬砌设计作为隧洞设计中的重要环节,对保护隧洞长期稳定有重要作用,在初步拟定衬砌尺寸的基础上,通过理正软件对Ⅲ类、Ⅳ类和Ⅴ类围岩洞段典型断面的衬砌进行受力特性和配筋面积计算,并与Phase2的计算结果进行对比,理正计算得到的截面内侧和外侧所需配筋面积均比Phase2计算得到的截面所需总配筋面积小。