大直径出线竖井衬砌受力分析及安全性评价

超深大直径出线竖井的衬砌受力及变形破坏与一般的小型竖井衬砌有差异,设计、施工、运行使用等方面有更高的要求。依托西部某大型水电站大直径出线竖井,利用ANSYS有限元计算分析软件建立了空间有限元分析模型,对出线竖井衬砌在运行使用过程中的受力特性及规律进行研究,并进行安全性评价。结果表明,温度作用是影响大直径出线竖井衬砌受力的主要因素,建议考虑到水电站出线竖井井壁衬砌的结构设计中;竖井井身衬砌外壁的安全性高于衬砌内壁,安全评价时要重点关注衬砌内壁。     

迪拜某电站竖井式地下厂房衬砌结构设计

迪拜某抽水蓄能电站拟采用竖井式地下厂房,厂房竖井设计高度为70.5 m,净直径约为44.0 m.由于厂房距离下水库较近,外水压力须按全水头并考虑1.35倍的荷载分项系数,运行期厂房衬砌将承受巨大的外水压力,对衬砌结构的安全非常不利.文中设计了多种衬砌结构型式,采用ABAQUS软件进行线性及非线性计算方法进行验证并优化,...     

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。     

水工隧洞封堵期衬砌结构有限元计算

水工隧洞在封堵期外水水头较高,混凝土衬砌结构在高外水作用下将产生较大的变形和应力,外水水头是控制水工隧洞建设、运行及检修过程中结构安全稳定的重要因素。本文采用有限元计算软件,对两河口水电站导流洞封堵期D3型衬砌结构进行计算分析,分析封堵期高外水水头作用下衬砌变形、应力状态及周边锚杆轴力是否满足规范要求,以指导衬砌结构及围岩灌浆加固范围设计和施工。     

乌东德水电站左岸出线竖井滑模质量控制分析

出线竖井是地下电站输电线路的主通道,由电梯井、电缆井、通风井、楼梯井等组成。通常,大型水电站修建于深山峡谷,主厂房、主变室等建筑物埋深大、结构复杂,出线竖井与主变GIS室相连,输电线路在主变室汇集通过母线廊道进入出线竖井后引至出线场,最终接入电网系统。受设计结构特征的要求,出线竖井具有深度大、小井多、空间小、墙体薄、型体要求高等特点,针对乌东德水电站的具体情况,如果采用常规的排架衬砌,则耗时耗工,施工经济成本高。因此,采用成本低、速效高的滑模衬砌法,将乌东德水电站左岸出线竖井分为上下两段,两段均采用滑模衬砌,获得了较好的效果。     

黄登水电站出线竖井滑模浇筑完成

正7月8日,随着最后1车混凝土下料完成,黄登水电站深达160m的出线竖井标准段滑模浇筑施工安全圆满完成。出线竖井位于主变室右侧,高程范围1481.5~1 690m,高208.5m。混凝土衬砌厚度为80cm,衬砌后断面呈直径8.2m圆形。项目部采用滑模对出线竖井标准段混凝土进行衬砌施工。标准段板、梁及楼梯等构件均采取先预制后吊装的方式施工,     

黄登水电站出线竖井施工测量技术

本文结合黄登水电站出线竖井开挖、混凝土衬砌体型和预埋件埋设精度控制,阐述了出线竖井施工测量的技术、方法和工艺。     

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。     

十三陵抽水蓄能电站竖井开挖及衬砌施工

本文通过对十三陵抽水蓄能电站出线竖井的施工,总结了反井钻机开挖竖井施工工艺、竖井衬砌滑模施工工艺,并对施工难点重点进行了介绍。     

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。     

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。     

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。     

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...     

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。     

高外水压力下深埋隧洞衬砌与围岩联合承载设计研究

在深埋隧洞的设计中,高外水压力常常成为制约隧洞结构设计的关键因素。本文结合新疆某深埋隧洞工程,秉承衬砌与围岩联合承载的设计理念,考虑固结灌浆对围岩的加固及堵水作用,对比分析了灌浆圈厚度、渗透系数及排水孔深度和布置对外水压力的影响。同时,通过有限元方法模拟固结灌浆圈与衬砌间的接触粘结作用关系,从接触粘结强度的影响机制出发,分析了高外水条件下隧洞衬砌、固结灌浆圈、原状围岩之间的传力性能,得到了不同粘结强度下隧洞支护结构的承载状态,并据此实现了对隧洞衬砌—围岩系统联合承载能力的评价,从而完善和优化了支护设计。     

竖井及隧洞的外水压力计算

对于无压隧洞衬砌的计算,外水压力通常是关键荷载,特别是对于长隧洞,合理确定外水压力,其经济意义更大。过去的规范或文献,多认为衬砌上作用的外水压力为全水头,这种理论有时是很保守的。我国1966年的水工隧洞设计暂行规范提出用下式计算外水压力水头:     

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。     

输水隧洞复合衬砌结构数值模拟分析研究

以北京市南水北调东干渠输水隧洞为研究对象,采用有限元数值模拟方法,对复合衬砌结构的受力情况、安全性及极限状态进行了计算与分析.首先,采用荷载结构法,建立复合双框架结构受力模型,并将结构模型与实际地质条件相结合;其次,拟定了包括内外水压力、温度、地面荷载、地面不均匀沉降及空洞等不同荷载组合的多种计算工况,得到了不同工况下结构的应力分布规律;最后,建立了小尺度精细模型,计算外部管片连接螺栓的受力情况,并以螺栓最大拉力为判断标准,模拟了地面堆载作用下结构的极限破坏情况.通过数值模拟分析,得出不同工况下结构应力分布和螺栓最大拉力等计算结果,为输水隧洞复合衬砌结构的各种参数计算与分析模拟提供了参考.     

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。     

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。