水工隧洞内水外渗耦合分析

在水荷载体力理论的基础上,引入钢筋应变不均匀系数和混凝土应变不均匀系数。计算衬砌渗透系数,引入反映钢筋混凝土衬砌与围岩有条件联合承载特性的充水夹层单元模型,采用等效耦合分析方法,对水工隧洞内水外渗条件下的衬砌钢筋应力和围岩应力状态进行了计算分析。计算结果表明,与考虑衬砌与围岩完全联合承载的耦合分析方法相比,钢筋应力有了较大幅度的降低,在一定程度上反映了钢筋混凝土衬砌高压隧洞运行过程中钢筋应力水平普遍较低的这一工程特性。     

博斯腾湖东泵站输水工程建设方案比选

开展建设工程方案比选,是优化工程设计、降低工程投资、改善工程运行条件的重要环节。该文以博斯腾湖东泵站输水工程为例,首先对输水工程沿线工程地质及水文地质情况进行了介绍,之后重点论证分析了输水工程线路方案与渠道衬砌方案的优劣,选择了最经济合理的方案,有效的降低了工程投资,改善了工程建成后的运行管理条件,对优化工程设计与投资起到了重要指导作用。     

锦屏二级水电站深埋隧洞外水压力研究

对于富水区深埋隧洞来说,外水压力是一项重要荷载,是隧洞设计及施工中需重点研究的问题,国内外已有众多学者对此展开研究,但对高外水作用下的隧洞围岩稳定及支护结构设计依然是个难题。本文采用考虑降雨入渗渗流场分析的有限单元方法,对锦屏二级水电站深埋引水隧洞的外水压力进行了研究,提出富水区深埋隧洞渗流控制"以堵为主,堵排结合"。通过对围岩高压固结灌浆,封堵地下水,利用灌浆圈围岩和隧洞衬砌支护联合承载。     

内水压力下水工隧洞衬砌与围岩承载特性研究

衬砌与围岩是水工隧洞的主要组成部分,内水压力是其承担的主要荷载之一。采用轴对称计算模型,以衬砌与围岩间接触应力状态为判断标准,研究了衬砌混凝土开裂前后围岩渗透系数、变形模量等材料参数对衬砌与围岩联合承载特性的影响,详细地介绍了透水衬砌的设计方法和计算过程,以混凝土最大裂缝宽度为控制标准,编制了透水衬砌结构计算与配筋设计程序,并给出了算例验证。计算结果表明,围岩渗透系数是隧洞结构设计的关键,与围岩变形模量具有同等重要作用;围岩透水性越差或变形模量越低,衬砌与围岩越容易脱开;与混凝土开裂前相比,混凝土开裂后,衬砌与围岩更容易脱开;与钢板衬砌方案相比,钢筋混凝土衬砌方案可以很大程度地减小钢材用量;建议高压钢筋混凝土衬砌隧洞设计、施工时,应尽可能地保持围岩的完整性,并进行细致周密的固结灌浆,以增强围岩抗渗能力。     

深埋TBM施工输水隧洞结构的三维仿真分析

考虑围岩材料的弹塑性,引入有限元程序中的生死单元,建立了可模拟隧洞开挖过程的围岩三维仿真模型,求得了深埋隧洞围岩变形的分布模式;并在此基础上,采用接触模型和库仑摩擦模型模拟管片接头的非线性连接作用,建立了TBM隧洞管片结构的三维仿真模型,分析在不同工况（施工期、运行期、检修期）、不同围岩类型以及不同衬砌时机下管片的应力应变特征,为输水隧洞的适时衬砌和安全运行提供了依据。     

引红济石工程长隧洞施工防水与排水

介绍了引红济石工程长输水隧洞施工防排水方案,参照国内类似工程和结合秦岭Ⅱ线平导洞施工经验,通过对隧洞涌水的分析,提出了长输水隧洞施工的抽排水措施、封堵措施和抽排水设备。     

山西万家寨引黄工程南干线6#隧洞围岩岩溶发育特征及工程处理

山西省万家寨引黄工程南干线6#隧洞围岩为奥陶系上、下马家沟组碳酸盐岩地层,其岩溶较发育,主要为不规则溶洞,绝大多数已被岩溶角砾、碎石土和低液限粉土等充填.因岩溶充填物工程地质特性较差,导致隧洞衬砌混凝土管片产生裂缝和错台等变形,影响了隧洞正常输水.为此在隧洞内进行了地质雷达测试和补充钻探及取样,并进行了室内土工试验,分析了隧洞围岩岩溶发育特征,依据岩溶充填物的工程特性,对其进行了水泥灌浆处理.     

延安黄河引水工程康家沟事故应急水库输水方案探讨

康家沟水库是解决延安黄河引水工程中高延线供水管道及泵站事故检修时受水区用水的事故应急水源工程。通过输水建筑物左右坝肩位置的比选和输水方式选择隧洞和坝肩埋管两种方案的技术经济分析比较,确定将输水建筑物布置于大坝右岸,采用隧洞输水方案实现康家沟事故应急水库的导流、放空、充库、放水等功能。     

岩质隧洞支护结构设计计算方法探索

依靠模型试验与力学计算,分析了隧洞破坏机制与型式,提出将基于有限元强度折减法求出的围岩安全系数作为稳定分析判据。现有各种围岩分类中都有一些标志围岩稳定性的标志性说明,在前人基础上,提出了各级岩体的稳定性标志,尤其提出了一种新的定量标志,即将隧洞在无衬砌情况下的围岩安全系数作为隧洞稳定性定量标志。由此,在给出的相应稳定安全系数基础上反算出各级岩体的强度参数,以提高强度参数的准确性。提出了岩质隧洞的设计计算方法,采用有限元强度折减法计算围岩安全系数,采用有限元法计算衬砌安全系数,并对青岛市某地下工程进行数值模拟,分别计算了围岩和衬砌的安全系数。初步建议岩体隧洞的设计标准：初期支护后,围岩安全系数不小于1.15～1.2,初衬的安全系数不小于1.3;二次支护后围岩安全系数高于1.25,衬砌的安全系数大于2.0～2.4,以确保隧洞在施工和运行过程中的安全。     

深圳断裂带现今构造活动性及其对深圳市输水隧洞工程地壳稳定性影响

从微震活动、断层位移监测、现今地应力测量等方面进行深圳断裂带现今构造活动性分析, 配合构造应力场三维数值模拟, 定量计算了深圳断裂带与输水隧洞交汇部位的现今活动量级范围以及输水隧洞不同地段轴向与最大水平主压应力夹角, 推算出深埋输水隧洞地段现今构造应力状态, 并结合地震活动性及其危险性、岩土体稳定性等研究成果, 运用模糊数学方法, 评价输水隧洞工程地壳稳定性, 为工程设计和施工提供依据.      

某输水工程隧洞预裂爆破施工技术应用分析

爆破是隧洞施工的主要开挖工艺,本文以辽宁某输水工程为例,对输水工程隧洞施工过程中的爆破施工技术进行分析,采取钻爆法施工,计算了线装药密度、炮孔数目、炮孔间距、炸药单耗、装药量等参数,并对施工关键技术和质量控制方案进行对比,确定应在本隧洞预裂爆破施工中,根据实验和经验公式确定的爆破参数,发现爆破后的隧洞轮廓面较完整,效果比较理想,损失较小。说明选用的爆破参数可行,为以后的类似工程具有指导意义。     

福建周宁水电站水压致裂地应力测量及其应用

周宁水电站在交通洞开挖过程中局部洞段发生了较强烈的岩爆。地下洞室和高压岔管、输水隧道设计及选择衬砌方式，需要查明原地应力状态。为此，采用水压致裂法在3个深钻孔中和岩爆部位进行了原位应力测量。结果表明，平面应力值随孔深增加呈线性增大；在岩爆和地下洞室附近，原位应力最大值为13～15 MPa，以水平挤压应力为主导，最大水平主应力方向为NW向。根据地应力测量资料和相关理论、判据分析认为：地下厂房长轴为NW向有利于围岩稳定；高压岔管和输水隧洞选用钢筋混凝土衬砌是可行的；发生局部岩爆，主要是由于隧道开挖围岩应力重新调整，在掌子面附近应力集中所致。     

长距离输水隧洞稳定性及支护研究

针对榆林某输水隧洞工程东线,分析其施工期及运营期的安全性和稳定性,利用有限元软件Abaqus建立三维数值模型,研究隧洞的应力和位移状态及围岩状态。同时考虑隧洞在不同内水压力下的最大应力变化,并采取一定的支护措施。结果表明,随着内水压力的增大,隧洞衬砌应力也会增大,且增大速度逐渐增加。运用小导管注浆和锚杆支护能够减缓应力的增长速度,且小导管的效果要优于锚杆支护。     

移动环形荷载作用下饱和土中圆形衬砌隧洞动力响应研究

基于Biot理论,研究了饱和土中带有衬砌的圆形隧洞在移动环形荷载作用下的动力响应。假定衬砌为弹性体,土体为饱和多孔介质,引入两类势函数来表示土体、孔隙水和衬砌的位移,使隧洞的控制方程解耦。结合边界条件及连续条件,通过傅立叶变换得到频率-波数域中衬砌和土体的应力、位移和孔隙水压力解答,最后用傅立叶积分逆变换得到时-空域中的数值解。计算并比较了3种隧洞模型（弹性土体隧洞、饱和土体隧洞和饱和土衬砌隧洞）的动力响应分析。数值分析结果说明：（1）移动荷载速度对3种隧洞动力响应均具有较大影响;（2）弹性土体隧洞和饱和土体隧洞的动力响应具有明显区别,所以在富水地区的隧洞动力响应中土体应该视为饱和土体;（3）衬砌对隧洞动力响应有较大影响,故隧洞的动力分析中不能忽略衬砌作用。     

可变径全圆针梁台车在TBM施工隧洞衬砌中的应用

TBM开挖隧洞,由于刀盘及刀具的限制,目前开挖完的隧洞为同一直径,为了保证后期衬砌施工中结构的强度,需要对不同的围岩类别采取不同的衬砌厚度。研究表明,采取可变径全圆针梁台车进行这方面的衬砌,具有明显的优越性。本文基于吉林引松供水工程项目,论述了可变径全圆针梁台车在TBM施工隧洞衬砌中的应用。     

走滑断层错动影响下跨活断层铰接隧洞破坏机制模型试验

以滇中引水香炉山隧洞为背景工程,通过小尺度物理模型试验,对断层错动模拟过程中的隧洞上覆围岩破裂形态、衬砌破坏形态和裂纹发展、应变分布特征等关键响应特征开展试验分析,深入地研究了走滑断层错动影响下跨活断层铰接隧洞的破坏形式及破坏机制。在铰接隧洞抗错断设计参数作用机制方面,详细研究了衬砌节段长度、衬砌厚度、隧洞直径、隧洞轴线与断层带夹角、隧洞断面形式,衬砌材料力学特性等因素对铰接设计隧洞抗断性能的影响。研究结果表明:(1)当跨活断层隧洞不采用铰接设计时,在断层错动作用下隧洞破坏模式为剪切和弯曲组合破坏,衬砌破坏程度严重,存在剥离脱落现象。隧洞截面呈现椭圆化变形,整体坍塌趋势明显;在当前试验中,无铰接隧洞破坏范围达4W_f (W_f为断层带的宽度)。(2)当跨活断层隧洞采用铰接设计时,在断层错动作用下隧洞整体变形呈现S形,衬砌结构破坏形式为节段间的转动和错台,衬砌节段相对完整,破坏程度较轻;当前试验中,铰接隧洞破坏范围为2.14W_f,相较于无铰接隧洞减少48%,表明铰接设计可改变活断层错断作用下隧洞的变形破坏模式,并减小隧洞结构的...     

地震作用下输水隧道的流-固耦合分析

在大规模的调水工程的建设中穿越软土地区的浅埋输水隧道的抗震性能问题更加突出。大管径浅埋输水隧道由于内部水体质量巨大,且在振动作用下隧道内部水体产生晃动,由此引起水体-隧道衬砌之间的耦联作用,这些都直接影响隧道衬砌的动力响应。针对这一问题,将围岩-衬砌-水体作为一个整体进行有限元剖分,采用流-固耦合的分析方法,对隧道中流体对隧道衬砌的频率以及隧道衬砌动力响应的影响进行了研究,其中管内水体采用基于势的流体单元,同时对隧道内无水、半满水、满水的频率和隧道衬砌的动力响应进行了比较分析,结果表明流体对软土中输水隧道的频率和隧道衬砌动力响应的影响很大。     

长距离输水隧洞施工中TBM的应用分析

在长距离输水隧洞的施工中,由于隧洞工程较为庞大,需要多个工作面同时进行施工,多种施工技术共同运用,这给长距离输水隧洞的施工带来很大的困扰。以TBM技术的应用现状作为切入点,重点探讨和提出TBM技术在长距离输水隧洞施工中的具体应用。     

某引水工程中长输水隧洞断面初选设计分析

断面比选设计是为了研究输水隧洞在复杂的地质条件中能够更好的施工,在运行期具有更好的过流能力,并且在建设中节省工程投资而进行的不同断面设计分析。以在建某长输水隧洞为例,选择城门洞型和马蹄形两种不同设计断面,从水力参数设计、施工方法、工程量及工程投资等各个方面进行对比分析计算,选择出易于施工,水利条件好并节省投资的设计断面,再进行输水隧洞正常水深、临界水深、临界底坡的水力计算,并分析了设计断面的水力特性。最后,提出了在输水隧洞断面设计上的几点建议,供水利设计和施工人员参考。     

天生桥二级水电站灌浆质量物探评价方法及效果分析

天生桥二级水电站由于引水隧洞较长,穿越地层、岩溶,地质构造十分复杂,因此,对不良地质洞段除采取加强衬砌、桩基础等设计处理方案外,还对围岩实施高压固结灌浆处理,以加固围岩稳定.灌浆质量采用压水试验和综合物探手段检测..笔者就引水发电隧洞特殊洞段物探检测工作独特的设计思路、资料处理方法和对灌浆效果的评价方法及结果进行了介绍.