隧洞衬砌结构计算中外水压力取值方法

外水压力取值一直是隧洞衬砌计算中的棘手问题,文章根据已有的几种取值方法,结合工程实际确定某工程外水取值方法,为设计提供可行性方法。     

隧洞外水压力折减系数工程地质研究

《水工隧洞设计规范》（SL279-2002）推荐根据地下水活动状态确定外水压力折减系数,这种方法在水利行业已延续使用了几十年,存在前期勘察阶段使用困难的问题。提出在隧洞工程前期勘察设计阶段可根据岩体渗透性确定外水压力折减系数;施工阶段根据地下水溢出状态确定外水压力折减系数,并对前期成果进行验证和修正。     

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。     

基岩裂隙含水系统与隧洞外水压力的相关性研究

外水压力是深埋隧洞衬砌设计中的重要荷载,且往往难以确定。本文以新疆ABH输水隧洞为例,通过对地下水补径排条件分析,引入基岩裂隙含水系统概念,确定基岩裂隙含水系统,为外水压力折减系数的确定提供必要指导。研究结果表明：浅层基岩含水系统外水压力折减系数最大,深层基岩含水系统次之,超深层基岩含水系统最小。     

隧洞外水压力计算中等效渗透系数研究

文章通过理论分析与数值分析相结合的方法,首先定量分析了折减系数取值规律;然后研究了排水孔对等效渗透系数的影响。对于衬砌外水压力的定量分析有一定参照意义。     

响水电站引水隧洞外水压力值折减系数的问题探讨

本文主要论述了响水电站引水隧洞的工程地质特征及过去对外水压力的基本观点，提出了该隧洞外水压力折减系数的技术指标，为隧洞设计和施工提供理论依据，同时，必然可以节省不少的工程建设资金，产生良好的工程效益．     

基于井流理论的隧洞外水压力解析计算方法研究

外水压力是影响隧洞安全稳定运行的关键因素。目前,外水压力的取值仍采用经验性或半经验性的方法,局限性较大。基于井流理论,采用水-岩分算的方式,通过地下水渗流原理推求圆形隧洞外水压力折减系数解析计算公式,并通过数值分析方法进行对比,将成果应用于城门洞形断面进行验证。结果表明,围岩条件即围岩的渗透性主要影响外水压力的大小;衬砌支护完成后,隧洞孔隙水压力会快速降低,然后逐渐趋于稳定,衬砌的阻水作用得到充分发挥;利用解析公式计算等效转换后的城门洞形断面,解析解与数值解误差不大,围岩的渗透性仍为主要因素。     

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。     

外水作用下水工隧道衬砌结构受力分析

近年来,随着我国隧道工程的大力发展,水工隧道面临的工程难题越来越多,其中隧道高水压力问题备受关注.通过有限元数值方法,建立模型,对外水作用下水工隧道衬砌结构受力问题进行研究分析.研究结果表明,在外水压力作用下,整体上管片衬砌向内部收缩变形,呈现出衬砌顶部变形较大并向腰部管片逐渐减小的趋势;衬砌隧道的环向应力以压应力为主...     

山西引黄工程南干线7# 隧洞衬砌外水压力研究

本文采用综合修正系数取代规范建议的单一折减系数,用渗流场分析方法确定作用在引黄入晋南干线7#隧洞衬砌上的外水压力。由己知钻孔水位及泉水位反演出各地层的渗透张量及地表入渗强度求得初始渗流场。衬砌外水压力分析中考虑了衬砌混凝土的渗透性以及排水、灌浆等工程措施的影响。根据分析结果,提出了系统排水孔布置的建议,得出了在相应的排水减压措施下衬砌厚度由原设计35cm减至25cm,这一建议已被采用,取得了巨大经济效益。     

富水地区隧洞衬砌开裂的外水 压力原因分析

某无压输水隧洞在富水地区修建,检修时发现混凝土衬砌出现严重裂缝,与围岩之间存在连续脱空。为此,采用三维有限元法,按照渗流场变化历史对隧洞渗流和应力场进行了模拟计算,结果表明,外水压力可能是造成衬砌开裂的原因,并提出了降低衬砌外水压力和拉应力的处理措施建议。现场监测表明本文的计算方案和成果合理。     

隧道设计中外水压力取值的探讨

本文对隧道设计中常用的外水压力计算方法进行了探讨,并给出了算例。文章认为,设置排水设施和地层防渗加固是减小衬砌外水压力及维持地下水系平衡的有效措施。     

高压水工隧洞钢筋混凝土衬砌裂缝开度计算方法评析

针对在复杂工作条件下的高压水工隧洞衬砌裂缝宽度的计算问题,基于国内外现有主要裂缝计算方法理论基础,通过研究内水压力、隧洞半径、衬砌厚度、保护层厚度、围岩抗力、混凝土抗拉强度以及衬砌配筋率等参数对衬砌裂缝开裂特性和扩展规律的影响,结合某抽水蓄能电站高压水工隧洞工程案例,开展各裂缝计算方法的综合评析。结果表明:(1)对高压水工隧洞衬砌而言,衬砌裂缝宽度主要受内水压力、围岩抗力和钢筋应力参数的影响,其中内水压力的影响最为显著;(2)由于裂缝开展规律不同,基于一般混凝土构件建立的裂缝计算方法不适用于高压水工隧洞,并且计算结果明显与实际情况差别较大;(3)弹性地基梁方法对高压水工隧洞衬砌裂缝宽度计算较为合适。     

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。     

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。     

大尺寸水工隧洞衬砌物理模型试验系统研制与应用

根据水工隧洞衬砌受力特点,研制出一种新型的大尺寸水工隧洞衬砌模型试验系统。该系统主要由压力筒体、加载系统、测量系统、封水结构组成,其中压力筒体由厚22 mm的Q245R钢板制作,尺寸为?3000 mm×L4000 mm,外水压力试验时采用橡胶囊柔性加载方式或衬砌与压力筒体间高压水体直接加载方式,内水压力试验时在隧洞内腔直接采用高压水体加载,动力源由自主设计的伺服控制高压水泵与稳压筒体组成,测量系统由常规检测仪器组合实现,封水结构则由端头涂刷防水胶与双圈橡胶条实施。该模型试验系统在高外水压力、高内水压力作用下的水工隧洞衬砌试验结果表明,所研制的试验系统能满足水工隧洞多种不同边界模型试验要求。     

基于监测的深埋引水隧道原始水头分析

针对"荷载—结构物"模型,基于现场实测数据资料,在深埋隧道围岩轴对称假定前提下,基于渗流理论推导出施工期隧道开挖后围岩内水压力分布的解析解,研究远场稳定水头与远场稳定水头半径的相互关系,提出通过现场围岩地下水水压监测数据反推远场稳定水头和远场稳定水头半径的思路和方法。以引汉济渭工程越岭段隧道为例,根据施工期地下水的水压监测资料,分析了部分洞段隧道部位的初始水压力及隧道开挖后形成的稳定远场水头半径,得到衬砌结构外水荷载。结果表明:在隧道内只要测到某一围岩深度的水头值,就可以确定远场稳定水头与影响半径;洞段K77+993断面围岩深度14 m处压力水头为10.50 m,则远场稳定水头为39.65 m,影响半径43.65 m。研究成果能够为注浆和排水设计提供借鉴和参考。