高压地下钢筋混凝土岔管的设计准则探讨

从地下钢筋混凝土岔管的位置选择入手，对高压岔管在内外水压下的工作状态和限裂设计问题进行了讨论分析，指出高压地下钢筋混凝土岔管应按透水衬砌理论进行设计，应以围岩在高内水压力作用下不会发生大的水力劈裂作为钢筋混凝土岔管可行性的依据。     

地下高压钢筋混凝土岔管渗水开裂三维数值分析计算

根据地下高压钢筋混凝土岔管受内水压力初砌开裂后的渗流场变化特征，提出了高压管道内水外渗的渗流场与应力场耦合的三给有限元数值分析方法。根据地下高压钢筋混凝土岔管衬砌开裂破坏规律，给出了高压管道受内水压开裂的裂缝宽度估计公式和混凝土衬砌结构的配筋计算方法。通过对实际工程的分析计算，论证了高压管道内水外渗的初砌结构配筋的影响，为地下高压管道的设计提供了一种有效的分析方法。     

引黄工程高压出水岔管钢筋混凝土衬砌计算

为验证和分析山西省万家寨引黄入晋工程总干一、二级泵站高压出水岔管钢筋混凝土衬砌的合理性，应用三维有限元数值计算，得到了钢筋混凝土衬砌内的应力分布规律。在此基础上，提出了对现有的钢筋混凝土衬砌体型优化的方案及相应的配筋率参数，以满足岔管对钢筋混凝土衬砌裂缝限裂宽度及工程长期稳定运行的需要。     

隧道透水性衬砌环渗透系数合理取值与工程措施探讨

应用地下深埋隧道渗流场和考虑渗透体积力的弹塑性解,结合某工程实例分析衬砌与围岩渗透系数不同比值对隧道渗流场、渗漏流量、塑性区、位移和衬砌围岩压力等影响规律,探讨透水性衬砌的可行性和合理渗透系数取值。实例分析表明,当衬砌为不透水材料时,洞周围岩中孔隙水压、塑性区、塑性区边缘的位移和衬砌承受的围岩压力均最大;若稍增加衬砌渗透性,则孔隙水压、塑性区、塑性区边缘的位移和衬砌承受的围岩压力迅速减小;随衬砌渗透系数与围岩渗透系数比值的逐渐增大,趋于稳定值。分析结果进一步表明,采用透水性衬砌是可行的,且当衬砌渗透系数与围岩渗透系数比值等于或大于1.0时较为合理。最后,针对洞周环境要求的渗流量以及钢筋混凝土衬砌的耐久性问题提出衬砌环的设计思想,并探讨具体工程措施,以便工程设计参考。     

地下大跨度岔洞接头分析

用ANSYS对不同跨度主—支洞组合、围岩类别、矢跨比、衬砌截面厚度的大跨度岔洞接头在围岩压力和自重作用下的变形与应力进行了分析,总结了跨度、围岩类别、矢跨比、衬砌截面厚度变化对岔洞接头的影响规律,提出了相应的结构加强措施和截面参考设计尺寸。     

压力钢管衬砌安装施工技术

为保证杭州市第二水源输水通道(江南线)山岭段工程中压力钢管衬砌安装能安全、快速施工,对压力钢管衬砌段钢管安装、岔管安装方案进行详细介绍,并进行计算验证其可行性,保证压力钢管衬砌施工质量.     

呼和浩特抽水蓄能电站高压管道设计

呼蓄电站引水高压管道采用一管两机的布置方式,由压力主管、岔管和高压支管组成,采用钢板衬砌。高压管道采用双斜井布置,最大水头900m,采用了国产790MPa级高强钢。采用埋管布置方式,考虑围岩承担部分内水压力,最终确定一个安全、经济的设计方案。     

压力隧洞充水运行过程的数值模拟分析研究

在压力隧洞充水运行时，对衬砌与围岩之间的接缝采用接缝空腔单元模拟。运用荷载分级、变刚度迭代的三维弹塑性有限元法合理地模拟衬砌与围岩的接触过程。根据接触过程中衬砌塑性区、应力场和位移场的变化规律，在其可能开裂部位通过设置预裂单元模拟衬砌开裂后其切向应力的释放、转移过程。最后通过一工程实例计算得出一些有实际工程参考价值的结论。     

大跨度岩石坑道T形接头衬砌受力分析

坑道工程岔洞结构的受力特性复杂,空间效应明显,历来是地下工程界研究的难点.针对目前地下岔洞结构,特别是大跨度岔洞接头结构理论研究和试验分析成果较少的现状,对某大跨度坑道T形接头衬砌进行了数值计算,分析了其在围岩压力作用下的位移、应力和内力分布规律.     

外水压下隧道围岩与衬砌的随机有限元分析

为探讨在外水压力作用下隧道围岩和衬砌的力学承载特性,以龙潭隧道为依托,进行了随机有限元数值模拟。模拟采用了响应面法和蒙特卡罗模拟的手段,并进行了响应面方程拟合和概率敏感性及相关性的计算分析。分析结果表明,在外水压力的作用下,隧道衬砌的破坏形式以受压破坏为主,提高围岩弹性模量较衬砌弹性模量对改善衬砌承载外水压的力学性能更为有效。并在此基础上指出,外水压下的衬砌设计和隧道施工应考虑下述因素:围岩可以分担外水压力的承载特性、地层结构法的计算模型、注浆具有堵水和加固的双重效果。     

Hydro-mechanical interaction analysis of high pressure hydraulic tunnel

The reinforced concrete lining of hydraulic tunnel cracks under high internal water pressure and the high pressure water will leak off from the crack surface, which is a typical hydro-mechanical interaction problem. Unfortunately, the analytical and numerical methods used in current engineering practice for simulating the hydro-mechanical interaction of the lining and surrounding rock do not adequately account for the effects of the cracking of lining as well as the conditional cooperation between them. When lining cracks under high internal water pressure, the tensile strain of concrete and reinforcement presents to be nonuniformity and the lining would detach from the surrounding rock in a certain condition. In this paper, the nonuniformity coefficients of reinforcement strain and concrete strain are introduced to compute the secondary permeability of cracked lining and a water-filled joint (WFJ) element is developed to simulate the conditional cooperation between the reinforced concrete lining and surrounding rock. Thus an equivalent coupling method is adopted to calculate the hydro-mechanical interaction in hydraulic tunnel. The results show that the reinforcement stress obtained by the new method and the observed data match well. The phenomenon that the reinforcement stress stays at a lower value in the reinforced concrete tunnel with high internal water pressure is verified.     

膨胀流变性围岩隧洞预制钢筋混凝土衬砌稳定性分析

 针对一实际流变、膨胀性围岩的室内实验结果及初步设计与施工方案, 应用引进的岩土工程仿真分析软件F INAL 对隧洞施工期、运行期的围岩变形与薄拱片钢筋混凝土衬砌结构的内力、强度特性进行了较系统的数值仿真分析。分析结果说明: 膨胀、流变性围岩一次开挖后按距掌子面2～ 3 倍洞径时施作薄拱片钢筋混凝土衬砌的开挖与支护方案是可行的; 在个别岩性岩层复杂的洞段, 由于衬砌内力受力不均匀可能导致弯矩较大而使衬砌在个别部位出现拉裂缝; 在所讨论的情况下, 衬砌内力受围岩膨胀性影响最大, 外水压力荷载次之, 流变影响最小。     

泄洪洞上平段高外水压力作用下的衬砌安全性数值分析与评价

白鹤滩泄洪洞规模宏大且围岩地质条件复杂,当大坝蓄水至正常蓄水位时,受外水压影响,泄洪洞衬砌的安全性评估是电站运行期的关键技术问题。以左岸1号泄洪洞受外水压影响为例,采用3DEC数值分析软件分析在不同蓄水位、不同衬砌厚度下,渗流场对衬砌安全性影响。研究表明,由于外水水头不大,衬砌整体的受力水平不高;在衬砌拱肩及拱脚位置局部应力集中,主应力相对较大,但均不超过10 MPa,所以衬砌受力大小相比C30混凝土材料的抗压和抗拉强度设计值处于较低的水平,具有较好的安全性。研究成果可为类似深埋地下工程施工及支护方案的确定提供参考。     

大跨软岩隧道施工动态监测试验研究

以内蒙古金盆湾大跨软岩隧道为工程背景,通过现场监测及数值分析,探讨围岩拱顶沉降、钢支撑内力、围岩与初期支护之间的内力、初期支护与二衬之间的内力随时间及开挖距离的变化规律,并用现有的理论及方法对其进行围岩稳定性分析。研究结果表明:对拱顶沉降数据的拟合函数进行求导分析并判定出围岩的稳定状况良好;围岩和初期支护压力在距离上台阶开挖面65 m后逐渐稳定;钢支撑外侧应力平均值大于内侧应力,最大应力值小于钢拱架的屈服强度,开挖过程安全级别始终处于安全或者基本安全状态;初衬和二衬间的接触应力在二衬浇筑后2天左右达到最大值,随后减小趋于稳定,且稳定值都小于0.1 MPa;数值模拟的围岩变形规律和实测围岩的变形规律相同且沉降实测值与模拟值差别不大,证明了模型的合理性。研究结论可为类似条件下工程的设计、施工和监测提供指导。     

南水北调西线工程深埋长隧洞管片衬砌结构受力分析

地应力和地下水问题对深埋长隧洞衬砌的设计及施工具有重大影响。通过数值计算对南水北调西线工程深埋长隧洞管片衬砌结构进行了受力分析,研究了围岩变形及水压力对管片衬砌结构的影响。初步研究结果表明:约90%的洞段稳定性较好,围岩变形对管片衬砌结构影响较小,可采用管片衬砌;隧洞沿线外水压力较高,是影响衬砌设计的主要因素,应采取适当的排、堵措施降低外水压力对管片衬砌结构的作用。研究结果为南水北调西线一期工程隧洞衬砌设计提供了依据。     

城门洞型压力隧洞衬砌限裂配筋设计方法研究

以城门洞型无压隧洞改建为引水发电隧洞的限裂配筋设计方法为研究对象,综合分析衬砌开裂前后围岩–衬砌混凝土–钢筋的联合作用,建立起二维(平面应变问题)非线性有限元数值仿真分析模型,经分析得到运行期内水压力工况下衬砌中钢筋应力、衬砌混凝土拉应力、衬砌裂缝、裂缝宽度的分布规律、衬砌配筋设计结果,以及检修期外水压力工况下衬砌混凝土裂缝处的应力集中现象和衬砌配筋的验算结果。提出的衬砌限裂配筋设计方法较以往的方法考虑更多影响配筋结果的因素,使结果更符合水工压力隧洞的实际工况,对同类工程设计具有指导意义。     

地下硐室围岩应力状态及相关参数测量结果的分析与评价

在深埋及压力硐室工程中,采用水压致裂法测定围岩三维应力状态,宜首先判定围岩应力的分布状况。在具有应力松弛圈、应力集中区与不受开挖影响的正常应力分布域情况下,只有分别进行计算分析,才能更为真实地揭示出硐壁围岩的三维应力分布特征。对于确定压力硐室围岩自身承载能力的水力劈裂测试成果,只有结合裂隙性状、岩层结构状况等进行全面分析,才能准确评价围岩的抗载强度。由于在高压力作用下,岩体中存在的软弱结构面有可能被张裂或扩展,从而改变岩层的透水性,因此只有按照工程运行状态下围岩实际承受的压力进行高压压水测试,才能得到岩层透水性的可靠资料。     

深部隧洞裂隙围岩渗透特性及衬砌外水压力变化规律

高外水压岩是影响隧道开挖过岩围岩稳定及衬砌结构安全的关键因素之一,基于裂隙介质渗流经典理论,给出围岩、衬砌不同渗透系数下的外水压岩解析解,采用数值方法对隧洞二次衬砌后的外水压岩作用特性进行仿真模拟,探讨裂隙围岩岩衬砌渗透系数对渗流场的影响,围岩、衬砌渗透和排水措施岩外水压岩的相关性。研究表明岩体和衬砌渗透系数之比是影响衬砌外水压岩的关键,正确的灌浆、排水设计对外水压岩折减系数影响较大,是减小衬砌外水压岩的有效措施。结论对高压水作用下裂隙岩体渗流及衬砌外水压岩研究具有重要理论意义,对高水压下围岩注浆及衬砌结构材料选型、参数选择等具有重要岩岩实用价值。