有关水工隧洞衬砌结构计算一些问题的探讨

根据过去水工隧洞设计中所遇到的问题，针对目前正在开展的南水北调中线工程三座隧洞设计，就衬砌计算中如何正确估量围岩的作用，垂直山岩压力荷载的考虑，外水压力及衬砌断面型式等问题进行一些探讨，以促进隧洞设计水平的提高。     

关于修正水工隧洞锚固参数计算方法的探讨

前苏联水工建设中，对水工隧洞采用锚杆支护具有施工简单，时效高，可大大改善作业的安全性，降低临时和永久支护的劳动消耗量和造价等优点。根据使用锚杆支撑的经验和地下水工建筑物计算机设计技术的推广，针对各种工程地质条件和不同尺寸的地下坑道，按照现行建筑法规和临时建筑法规，对水工隧洞锚杆支撑计算进行研究讨论，修正了锚固参数计算方法。     

新型隧洞的衬砌计算

隧洞在水利工程中是一种常见的建筑物，在一个工程中随着地质、水压力的变化，经常会有好几种断面形式的隧洞，而每种断面形式的隧洞必须进行多次内力分析计算，工作量十分繁重。在实际设计过程中笔者以一种新型的隧洞断面为对象，利用计算机可以较方便地解决其内力分析问题，并以此计算隧洞衬砌的配筋数量，可满足工程需要，减轻手算工作量。所谓新型隧洞即图1所示的矩形而四角辅以圆弧连接的隧洞。通过改变短形部分的边长和圆弧半径可以使该种隧洞衍变为圆形、椭圆形及短形隧洞，故该程序有广泛的使用范围。同时该程序还可应用到封闭的渠…     

水工隧洞常用注浆材料特性及其适用性研究

水工隧洞主要的注浆工程有固结注浆、回填注浆、止水注浆、接触注浆、帷幕注浆、超前预注浆等。从功能上来讲主要分为以防渗堵漏为目的的注浆和以加固地层为目的的注浆,有的注浆工程兼而有之。注浆材料主要有无机系和有机系两类,材料不同,添加剂不同,注浆材料的技术指标也有不同。具有不同浓度、凝胶时间等关键指标的浆材适用的具体注浆工程也有所不同,应择优选用。     

水工隧洞衬砌裂缝计算公式的推导和应用

在分析以往几个水工钢筋混凝土隧洞衬砌裂缝计算通用模型局限性的基础上，根据力的平衡条件和变形相容条件，推导出了可以同时考虑围岩弹性抗力，配筋量，钢筋直径，钢筋表面形状等因素的裂缝计算通用模型。该模型适用于较大的水压范围，可以应用于不同断面，不同地质条件，不同内水压力，不同配筋情况的衬砌结构设计。     

圆形水工隧洞（管道）分岔口相贯线方程的计算与应用

提出了圆形主洞（管）收缩式洞段与圆形支洞斜交相贯线投影曲线的理论方法方程及分岔段的展开计算方法，并以计算实例说明的应用 。     

水工隧洞流态问题研究

隧洞是常见的泄水建筑物,在水利工程中有着广泛的应用。清楚地了解隧洞的洞内流态随流量的变化是设计洞身尺寸和结构的依据,尤其是无压洞弯道段自由水面的波动、脉动压强变化规律的掌握更是关键。文章结合龙潭水库导流兼泄流放空隧洞水力学模型试验,对无压泄洪洞内弯道水流特性进行了全面深入的研究,同时对存在的无压隧洞弯道的高速水流问题提出工程解决方案。     

水工隧洞衬砌拆模时间研究

大型水工隧洞一般采用定型钢模台车进行混凝土浇筑,混凝土养护拆模时间对工程施工进度及造价都有较大影响,在满足规范要求的拆模强度下,尽量缩短混凝土拆模时间对工程建设具有重要意义。笔者结合某大型工程5号导流洞衬砌施工,采用有限元软件进行了衬砌拆模时间分析,主要研究了24 h、36 h拆模对混凝土强度的影响,为钢模台车拆除时间提供了科学依据,在保证混凝土结构安全、施工质量、确保合理的台车循环时间、加快施工进度等方面取得了较好的经济效益。计算结果对工程实际施工拆模时间控制具有指导意义。     

虹吸式出水流道水力性能数值计算湍流模型适用性

为寻求适用于大型低扬程泵站虹吸式出水流道水力性能数值计算的湍流模型,首先采用透明流道模型对某低扬程泵站虹吸式出水流道进行了试验研究,测试了流道水头损失并分析了流道内流态; 在网格无关性分析的基础上,选择常用的一方程湍流模型(S-A湍流模型)、二方程湍流模型(k-ε湍流模型、k-ω湍流模型)及Reynolds Stress湍流模型分别对该虹吸式出水流道水力性能进行了三维湍流流动数值计算,并将计算结果与模型试验结果进行比较。结果表明:与一方程湍流模型和Reynolds Stress湍流模型相比,二方程湍流模型在虹吸式出水流道水头损失的计算中更具优越性,采用Standard k-ε,Realizable k-ε和SST k-ω等3种二方程湍流模型计算得到的流道水头损失相对误差小于3%,其中,Standard k-ε湍流模型计算得到的流场与模型试验结果最吻合。     

水工隧洞衬砌结构非线性地震响应分析

为了合理描述水工隧洞衬砌混凝土的非线性力学特性,采用塑性损伤模型模拟了混凝土材料在地震荷载作用下的本构关系。在此基础上,通过将混凝土刚度与钢筋材料刚度叠加来考虑衬砌中钢筋结构对衬砌刚度的强化作用,并基于此建立了衬砌结构非线性有限元分析模型。结合动力时程法模拟衬砌结构地震响应全过程,建立了完整的衬砌结构地震响应分析模型。通过将该模型应用于某水工隧洞地震响应数值计算中,分析了衬砌结构非线性地震响应特征。结果显示:地震过程中衬砌结构腰部的位移响应较大,衬砌结构整体产生了较为明显的结构变形,导致衬砌腰部最大拉应力达到了1.3MPa左右并超过了混凝土抗拉强度;震后衬砌结构内侧受到附加动水压力的影响,导致其损伤程度较大,损伤最为严重的区域主要分布在衬砌腰部,最大损伤系数达到了0.7左右。     

小溶江水利枢纽导流隧洞设计

分析了小溶江水利枢纽导流隧洞工程的工程地质和设计洪水资料,论述了设计中根据隧洞运行条件,进行水力计算、结构计算及衬砌计算和进水塔稳定分析,从而选定经济合理的设计方案.     

无压隧洞水力过渡过程数值模拟研究

水电站引水发电系统无压隧洞中的水力过渡过程是近年来电站设计中出现的一个新课题,特别是流域梯级电站开发中经常遇到.结合工程实例应用扩散法,给出了无压隧洞水力过渡过程数值模拟的基本方程以及上下游及弃水堰等边界附加方程,计算得出了无压隧洞内的水位变化过程.     

非标准马蹄形隧洞水力计算探讨

工程实际中,为优化马蹄形隧洞断面受力条件,常采用非标准型式的过水断面,但复杂的体型又会导致水力学计算非常困难。为解决这一工程难题,通过数学计算采用几何分割法和积分法推导出了两种非标准马蹄形断面任意水深对应的水力学要素解析式,并利用Excel等计算软件方便快捷地求出精确解析解。依托滇中引水工程,将推导的公式应用于非标准马蹄形隧洞断面水力要素拟定中,结果准确可靠,可为类似工程的水力学计算提供参考。     

大断面水工隧洞下穿既有公路隧道沉降影响分析

针对某大断面水工隧洞下穿双线公路隧道工程,采用理论解方法,综合考虑大断面水工隧洞开挖引起的土层位移影响,提出了一种计算水工隧洞下穿引起上部既有公路隧道沉降位移值的计算方法。结合有限元模拟和实测数据对理论计算方法进行了可靠性验证,分析了既有双线公路隧道沉降影响范围大小及沉降位移规律。研究结果表明:三种方法所得公路隧道沉降曲线相互吻合,近似呈现正态分布,最大沉降值均位于分洪隧洞下穿轴线处;穿越引起的公路隧道下沉区域主要分布在穿越中心点两侧各23 m的范围,而在下沉区域外隧道出现局部的上浮变形;公路隧道总体沉降变形较小,结构稳定安全。     

分散输水系统船闸出水孔段廊道的水工模型缩尺影响

对已有的船闸出水孔段廊道的模型试验及原型观测资料进行了对比分析后 ,指出该段廊道的阻力系数 ,除沿程摩阻损失可按糙率及雷诺数进行校正外 ,其余均属局部阻力性质 .在廊道雷诺数达到 5× 1 0 4 后 ,基本上不存在模型缩尺影响     

论有压水工隧洞最小覆盖厚度

本文讨论了有压水工隧洞最小覆盖厚度问题。首先对现有的各种设计准则进行了介绍和讨论，从一些工程运行的实际情况说明现有确定最小覆盖厚度准则的局限性。据此提出确定有压水工隧洞最小覆盖厚度准则的建议。     

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。     

河道堤防模拟决口水利计算简化法

本文分析了堤防决口泛区水流机理,提出了决口水利计算简化算法的公式及列表试算求解的方法,说明了决口泛区图绘制应注意的问题。