仙游抽水蓄能电站2号引水隧洞充排水试验实测数据分析

本文对仙游抽水蓄能电站工程2号引水隧洞充排水试验过程中所观测记录到的实测资料进行分析,讨论高压隧洞围岩承载、衬砌与围岩之间渗流场而形成渗流力等理论概念,通过实测资料进一步说明隧洞衬砌混凝土允许开裂、由经高压固结灌浆的围岩来抵抗内水压力及承担防渗的设计符合实际,供同类工程参考与借鉴。     

浅埋压力隧洞抗裂设计数值模拟分析

纵观国内已建大型工程的浅埋压力隧洞,采用抗裂式预应力衬砌形式居多,而对于长距离引水隧洞,如果大范围采用该形式则投资过高。基于裂隙岩体渗流场-应力场耦合理论的有限元方法,对浅埋压力隧洞内水外渗进行数值模拟分析,同时考虑了围岩固结灌浆、地下水位、渗流场变化对围岩的影响,反映了隧洞在开挖、充水、加压过程中围岩应力的变化。验证了孔隙水压力的增减均引起岩体有效应力的减小,岩体呈失稳趋势。围岩覆盖厚度越厚,承担荷载的能力越大。以吉林省中部引松供水工程为例,得出了长距离浅埋引水压力隧洞是否采用抗裂设计,需要结合高压水发生的频率、渗漏量、固结灌浆对提高围岩抗渗性能、岩体渗透压力、有效应力、岩体结构、是否存在排水通道、控制岩体渗漏失稳的状态等因素进行综合分析,确定隧洞衬砌形式。研究结果可为合理确定抗裂设计区段、合理选择隧洞衬砌形式和隧洞埋深提供依据。     

引水隧洞穿过防渗帷幕的有关问题探讨

引水隧洞上、下水平段与防渗帷幕相交,防渗帷幕的阻水作用使帷幕前、后渗流场发生急剧变化,因此防渗帷幕前、后通常分别采用钢筋混凝土衬砌设计和钢衬钢筋混凝土衬砌设计,对两种衬砌在什么位置相接比较合适及防渗帷幕与引水隧洞水平段交会区需要采取什么加强措施以确保防渗帷幕连续性和衬砌结构安全等问题进行了分析、研究。引水隧洞穿过防渗帷幕容易在幕体与隧洞交接面产生渗流通道,使防渗帷幕整体连续性受到破坏,参考有关工程经验,采用先在隧洞内四周设计环形灌浆幕体,将防渗幕体与隧洞交接面灌浆密实以达到设计要求,然后再将引水隧洞上、下的防渗帷幕与环形灌浆带相接形成连续幕体。用上述方法可有效加强帷幕整体的防渗能力。在库岸形成稳定渗流场之前,水库在蓄水过程中及在蓄至正常高水位以后一段时间内在库岸渗流区将产生不稳定渗流浸润线,在引水隧洞设计时外水压力取值不仅要考虑稳定渗流浸润线,而且要考虑不稳定渗流浸润线对设计荷载的影响,找出不利荷载,使引水隧洞的结构设计更完善、可靠。     

高压引水隧洞衬砌配筋简化算法

国外规范一般采用弹性力学方法进行引水隧洞衬砌结构设计,虽考虑了部分外水压力,但仍基于不透水衬砌设计,按照面力理论计算,这将会导致过高的配筋量。实际工程中,在高内水压力作用下,衬砌已发生开裂,运行期内水外渗,检修期外水也将沿着裂缝渗入洞内,采用面力理论已不能反映内外水的相互作用,更难真实地模拟隧洞与围岩介质中稳定的渗流场。文章采用开裂设计方法,通过考虑渗流作用,总结出一套适用于高水头电站衬砌非线性计算的简化算法。     

引水隧洞复杂裂隙围岩高压灌浆浆液扩散过程研究

随着我国抽水蓄能电站的大量兴建，超高水头引水隧洞逐渐增多，高压固结灌浆是保证隧洞围岩稳定的一种有效技术措施，其中灌浆参数的取值对于工程设计至关重要。本文利用COMSOL多物理场耦合软件平台，采用蒙特卡洛方法，结合MATLAB进行二次开发生成三维随机裂隙，基于浆液流变理论、流体连续性方程和对流扩散运动方程，以阳江抽水蓄能电站引水隧洞围岩高压灌浆为例，研究了不同水灰比、灌浆压力、灌浆时间对于三维网络裂隙岩体的浆液扩散过程的影响。模拟分析结果表明：水灰比对浆液扩散影响较大，浆液扩散距离和水灰比成正比;灌浆起始阶段水泥颗粒运移距离与灌浆历时呈正相关，但灌浆范围内的裂隙达到饱和后颗粒运移距离不再随时间延长而增加;在灌浆过程中需要逐步提高压力，以保证浆液充分渗透到裂隙内部，当灌浆压力超过一定数值，水泥颗粒运移量受灌浆压力影响较小。本研究可为同类型灌浆数值模拟开发和灌浆工程设计提供参考。     

引水隧洞充排水试验渗压计实测数据分析

充排水试验是对引水隧洞进行安全检查的重要手段之一。通过对泰山抽水蓄能电站1号和2号引水隧洞充排水试验的渗压计数据进行分析,研究高压隧洞内水外渗时围岩承载、外水内渗时衬砌承载、渗流速率与衬砌裂隙发育关系。结果表明,内水外渗时,内水压力可以利用固结灌浆的围岩承载,同时围岩可以抵抗地下水渗入。通过对充排水试验渗压计数据进行分析,可以查明引水隧洞的安全状况,对改进设计、指导施工有一定的参考作用。     

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。     

基于ADINA的钢筋混凝土衬砌安全性分析

基于新奥法的衬砌施工理念及透水衬砌理论,采用ADINA有限元软件,以衬砌内混凝土和钢筋结构极限承载力为判别标准,对丹巴水电站引水隧洞在外水压力、内水压力及灌浆压力工况下衬砌的安全性进行了分析评价。数值分析结果表明:该深埋高地应力引水隧洞衬砌在外水压力和灌浆压力作用下,衬砌内混凝土和钢筋处于完全受压状态,其内力满足承载力要求;在内水压力作用下,衬砌满足抗压承载力要求,但受到较大拉应力,衬砌易开裂。     

石泉扩机工程引水隧洞放空检测分析

利用石泉扩机工程5号机大修,将扩机工程引水隧洞放空。在放空前后及放空期间,对引水隧洞钢筋混凝土衬砌体应力应变、围岩与钢筋混凝土衬砌体的接缝状态、渗流监测孔的测孔水位变化、厂房基础扬压力、厂房上游边墙围岩变形等进行了系统检测分析。结果表明:①引水隧洞钢筋混凝土衬砌体在各段结构分缝处止水效果较差,各段结构分缝普遍存在渗漏水现象,尤其在隧洞引0 107.5以后的后半部分渗漏水较为严重;②引水隧洞的岔管到5号支管的钢衬之间发现裂缝,裂缝方向以轴向为主;位置主要在顶部或隧洞上半部,大多数裂缝渗水;③扩机工程引水隧洞的施工和目前渗漏严重的状况,改变了左岸边坡渗流场的变化,在一定程度上影响左岸边坡的长期稳定性。     

临近水库的隧洞二维渗流场解析解及工程应用研究

水库水头对邻近隧洞地下水渗流的影响较大,威胁到隧洞的运行安全。【目的】为保障邻近水库的隧洞工程的安全,【方法】应用镜像法,通过权重分配考虑水库水头边界及远场水头边界双重影响,推导渗流场解析解,并建立有限元模型进行对比验证。【结果】结果显示,解析解所计算的渗流场水头函数精度满足工程计算要求,可为衬砌结构的初步设计提供理论依据。【结论】基于解析解的参数分析表明：隧洞衬砌外水压力随着隧洞与水库距离增大而减小,其关系曲线呈非线性,隧洞与水库距离越大曲线越平缓,洞线选择时宜尽量选取曲线相对平缓的区间;灌浆可有效减小衬砌外水压力,但随着灌浆质量及灌浆厚度的提升,其对衬砌外水压力的影响逐渐减小;相对而言,灌浆质量对减小衬砌外水压力的作用更为突出,当衬砌外水压力过大时,宜优先选择提高灌浆质量。     

浅孔高压固结灌浆在高水头、小断面引水隧洞中的应用

以老挝南湃水电站引水隧洞为工程实例,介绍了高水头、小断面引水隧洞高压固结灌浆采用的施工方法,对弱透水岩层隧洞灌浆进行了总结分析,可为类似工程的隧洞灌浆提供参考。     

吉牛水电站安全监测综述

介绍了吉牛水电站安全监测的布置设计,对施工期、大坝蓄水期、在建世界上最长的引水隧洞及507 m高水头压力管道充水期的监测成果进行了分析。分析结果表明:布置于大坝、引水系统、地面厂房中的各项监测仪器在施工期运行正常,监测数据准确、合理;大坝蓄水后其变形、渗流渗压监测结果满足设计要求;引水隧洞及压力管道充水后的变形、应力、渗流监测结果满足设计要求。监测结果表明:各建筑物投运后运行性态稳定。     

白山水电站1号引水隧洞上平段的素混凝土高压灌浆衬砌

素混凝土高压灌浆预应力衬砌(以下简称“预应力衬砌”),是压力引水隧洞的一种新的衬砌结构型式和施工方法。为了将这种结构型式和施工方法应用于我国水电工程大直径的高压引水隧洞,水电部一局和东北勘测设计院     

某特长隧道地下涌水分析与处理

在某深埋特长隧道施工过程中,不能准确预报掌子面前方地下水的情况,高压大流量涌水不可避免,直接制约着工程的正常施工。在对区域内水文地质状况、地下水揭露情况进行分析的基础上,提出涌水封堵的基本思路:充分利用在渗透水压力作用下结构渗透系数与所受渗透压力成反比的渗流力学基本原理,通过合理的围岩固结灌浆设计,实现隧洞围岩渗透系数由外到内逐层递增、渗透水压力由外到内逐层递减的效果。     

锦屏二级水电站引水隧洞围岩固结灌浆设计与实践

锦屏二级水电站工程等级高,引水隧洞埋深大、地应力高.沿线揭露的水文地质条件复杂,科学合理的灌浆设计是引水隧洞结构安全、渗透稳定的基本条件.为实现围岩作为隧洞防渗承载主要结构体的设计思路,现场根据引水隧洞沿线不同地质条件和防渗要求,有针对性地进行了引水隧洞各类固结灌浆的设计.本文主要论述了引水隧洞高压防渗固结灌浆、常规破...     

某抽水蓄能电站高压岔管区外水压力数值模拟

水利水电工程引水发电系统建筑物均深埋在地下水位以下,外水压力较大,外水压力值的确定尤为重要。采用渗流数值法来计算某抽水蓄能电站高压岔管区的外水压力,通过实测和计算的渗压值获得了围岩灌浆圈不同岩体的渗透系数值,对电站区引水系统1充水和引水系统2充水,以及一个引水系统充水、另一个引水系统充水后放空条件下的岔管区的外水压力进行了模拟预测。计算结果表明,岔管区的外水压力与充水水位关系密切,在一水道正常运行、另一水道放空检修时,放空的水道将承受更大的外水压力。     

沭水东调工程引水隧洞开挖过程仿真分析

通过Midas软件对沭水东调工程引水隧洞开挖过程进行数值仿真分析,在不考虑渗流场与应力场耦合的假设下,将隧洞围岩Mohr-Coulomb本构模型进行建模。分析开挖过程中引水隧洞周围岩土体应力变化情况,找出开挖过程中最大主应力和最小主应力分布规律,得出开挖过程中截面水平位移和数值位移结果,为引水隧洞开挖施工做出理论与技术指导。     

浅孔高压固结灌浆在高水头小断面引水隧洞中的应用

本文主要以老挝南湃水电站(Nam Phay Hydroelectric Project,LAOS)引水隧洞为工程实例,介绍高水头小断面引水隧洞中高压固结灌浆的施工方法,对弱透水岩层隧洞灌浆进行总结分析,为类似工程的隧洞灌浆提供参考借鉴。     

惠州抽水蓄能电站高压灌浆施工技术

惠州抽水蓄能电站引水水道隧洞混凝土衬砌设计为透水限裂结构。抵御内水压力、控制内水外逃的关键措施是高压灌浆,高压灌浆质量的好坏直接关系着水道施工的成败。在A厂引水水道充水过程中发生较大渗漏的情况下,对B厂引水水道灌浆参数进行了较大的调整,增加灌浆工程量。B厂水道充水完成后整个水道渗漏量仅为9 m3/h,取得了良好的效果。     

高压隧洞裂隙渗流的离散元数值分析北大核心

基于离散单元法,采用二维离散元程序(UDEC),对高压隧洞裂隙岩体的渗控效应进行数值模拟分析,得到高压隧洞裂隙岩体的优势渗透路径和渗控效应规律。结果表明,固结灌浆对防渗起到一定的效果,可有效降低围岩的孔隙水压力及其水力梯度,但仅在固结灌浆的处理下,钢衬段裂隙水压力依然很大;高压隧洞围岩的优势渗流通道主要分布在断层和裂隙上,水力梯度突增;离散元数值模拟结果较为真实地反映了工程实际,可为渗控措施优化设计提供参考。