南水北调中线工程山门河隧洞支护及进洞设计

山门河隧洞是南水北调中线工程中断面最大的无压引水隧洞,跨度大、覆盖层较薄、隧洞围岩条件较差.确定洞口支护方式时,经过结构计算,比较了喷锚支护、预应力锚固、地下连续墙等多种支护方案,最终确定采用钢筋混凝土地下连续墙方案.进洞设计借鉴了城市地铁施工中浅埋暗挖的方法,采用超前支护和开挖衬砌方案,临时衬砌结构采用格栅钢架喷厚30 cm的C25混凝土,先对洞顶进行预加固,再开挖洞身.     

引汉济渭工程秦岭隧洞围岩稳定性有限元分析

对引汉济渭工程秦岭引水隧洞开挖的初期支护施工过程围岩结构的塑性变形分布规律进行分析研究,结合计算结果,为初期支护过程围岩的稳定性提供分析依据,以便对现场施工提供合理化建议。采用非线性弹塑性有限元法,依据地下结构设计理论及岩石的Drucker-Prager屈服准则,考虑围岩和初期支护衬砌结构的整体性,对秦岭引水隧洞的Ⅲ、Ⅳ类围岩开挖和初期支护结构的施工过程进行了模拟,计算了开挖施工过程三种不同工况下围岩顶拱及侧向的塑性变形。结果表明:秦岭隧洞初期支护施工过程的三种工况下围岩结构的塑性变形主要集中在顶拱120°范围内及两侧边墙,隧洞围岩结构整体处于安全状态。     

不良地质条件下排水隧洞开挖一次支护稳定分析

不良地质条件下排水隧洞开挖后的一次支护对于限制围岩变形、确保围岩稳定及隧洞结构安全具有重要作用。在考虑围岩初始地应力场的基础上,采用三维非线性有限元模型模拟了排水隧洞开挖及一次支护过程,分析了不良地质条件下(Ⅴ类围岩)的围岩应力及隧洞一次支护结构的稳定性,可为隧洞支护三维有限元结构设计优化和合理安排支护时机提供依据。     

基于ABAQUS对引水隧洞结构的有限元分析

本文以某水库工程中引水隧洞为研究对象,选取典型断面,利用ABAQUS软件建立围岩与衬砌结构的三维有限元模型。分析隧洞在施工期、完建期、运行期及检修期等不同工况下围岩与衬砌的变形和应力。结果表明,在现有荷载组合工况下,开挖期围岩总体是稳定的,仅断层破碎带变形相对较大,施工时应注意及时支护。据此分析隧洞围岩的稳定性及衬砌结构的工作性态,最终为开挖支护方案及衬砌结构配筋及优化提供依据。     

西藏某地下洞库围岩稳定性分析

依据拟建洞库工程地质条件举出了4种不同的结构面组合关系,并提出了4种洞库围岩失稳形式。根据岩体完整程度、岩石饱和抗压强度以及岩体风化程度,并结合洞库围岩稳定性,对洞库围岩进行了基本质量分级,划分了围岩类别,洞库围岩类别有Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ类,其中Ⅳ、Ⅴ类分别占76.2%、19.7%,围岩稳定问题严重。对于Ⅳ、Ⅴ类围岩,建议采用导洞开挖法或台阶开挖法施工,开挖过程中建议采用超前锚杆临时支护,钢拱架支撑,钢筋混凝土衬砌,在中等风化石英砂岩、断层及影响带、覆盖层等含水层中施工时需加强排水措施。     

小湾水电站大型尾水调压室结构三维有限元数值分析

针对小湾水电站大型复杂尾水调压井洞室及衬砌结构,采用三维非线性有限元方法,对洞室开挖围岩稳定性和衬砌结构受力特性进行了计算分析.通过对衬砌按线弹性和非线性开裂两种计算方案进行比较,分析了空间多分调压井衬砌结构在不同工况下的应力分布及变形、开裂特性,从而为结构安伞评价及配筋提供合理建议.计算结果表明:洞室开挖整体稳定性较好,局部需加强支护;运行期的阻抗板孔口以及板与井壁连接处和检修期的岔管底角受力较大,应作为结构配筋的重点,并采取相应的加固措施以保证安全.     

溧阳抽水蓄能电站尾水主洞施工方案

溧阳抽水蓄能电站尾水主洞地质条件复杂,围岩以Ⅳ、Ⅴ类为主.通过对开挖、支护及混凝土衬砌方案的研究,确定合理的施工方案.采用光面控制爆破技术,合理确定爆破参数,上层Ⅲ类围岩全断面一次开挖成形,Ⅳ、Ⅴ类围岩预留核心土全断面一次开挖成形;采用小导管超前支护方案,满足上层开挖超前支护的要求;采用先边、顶拱后底拱的混凝土衬砌施工方案.施工方案适合本工程对安全、快速、经济和工期的要求.     

断裂影响下的高压钢筋混凝土岔管结构

针对某断裂切割下的高压钢筋混凝土岔管结构,采用非线性有限元计算方法,分别从结构安全运行和围岩稳定性方面对开挖置换方案进行对比论证分析.计算结果表明:置换扩挖深度较小时,置换扩挖期的围岩开挖扰动位移以及塑性区的范围和深度均较小,围岩整体稳定性较好,但是运行期和检修期间钢筋混凝土岔管衬砌内的钢筋应力水平较高,局部难以满足结构安全运行需要;随着置换开挖深度的增加,扩挖施工期的围岩扰动位移有所增大,围岩塑性区范围和深度也均有所增大,而运行期和检修期的衬砌钢筋应力水平有所降低.     

高地温条件下深埋隧洞围岩温度—应力分析及施工对策

以位于西昆仑山区的齐热哈塔尔水电站引水发电隧洞高地温洞段为例,初步分析了工程区隧洞高地温洞段大地热流背景及其形成机理,针对隧洞围岩的高地温分布特征,建立典型高地温洞段地质模型,利用有限元软件模拟隧洞施工贯通通水后的围岩岩体温度场,并由此来推断热应力对于围岩稳定性的影响。结果表明,围岩温度90℃以上、空气温度50℃以上的高地温洞段,内外温差大于10℃(里低外高),若采用无衬砌和一次支护方案对高地温洞段围岩进行支护,该洞段内大部分区域的最大主拉应力将超过C25混凝土的抗拉强度,易产生整体拉裂破坏;若采用钢筋混凝土衬砌结构方案,则可以通过增加衬砌结构的配筋量来降低其最大主应力值,此时隧洞围岩及衬砌结构均未出现整体拉裂破坏。研究成果能够为保证该高地温隧洞的安全运行提供可靠的设计依据。     

供水工程输水隧洞全断面光面爆破开挖方案分析

以西北地区某输水隧洞工程为例,在概述工程结构布置的基础上提出隧洞爆破开挖方案,并对Ⅲ类围岩和Ⅵ类围岩进行了爆破方案设计分析。结果表明此工程输水隧洞所采用的全断面光面爆破开挖技术通过优化爆破参数和装药结构,使现场装药的可操作性大大提升,炮孔装药量计量更加准确,爆破对隧洞支护衬砌结构的不利扰动得到控制,爆破开挖质量和效果提高。     

阳江抽水蓄能电站高压隧洞段工程地质条件分析

通过分析阳江抽水蓄能电站高压隧洞段的工程地质条件,从隧洞的覆盖层厚度、围岩水力劈裂、围岩渗透稳定性方面进行分析判别,结果高压隧洞段Ⅰ~Ⅱ类围岩满足采用钢筋混凝土衬砌的工程地质条件,但断层和裂隙密集带发育的Ⅲ~Ⅳ类围岩在高水头压力作用下会发生渗透破坏,需专门进行固结灌浆处理。     

围岩特性与衬砌厚度对隧洞衬砌混凝土温度应力的影响

为探明围岩特性与衬砌厚度对衬砌混凝土温度应力的影响,从而制定合理的温控标准,提出了技术可行、经济合理的温控措施,确保了白鹤滩水电站泄洪洞衬砌混凝土具有较高的抗裂安全性。根据白鹤滩水电站泄洪洞衬砌混凝土的结构和材料特性以及边界条件,利用ANSYS对衬砌施工过程中的温度场和应力场进行三维计算。结果表明:衬砌厚度越大,混凝土温度越高,最高温度出现时间越晚;围岩强度越高,衬砌厚度越大,产生的拉应力就越大;而围岩强度越差,衬砌厚度越大,对应的拉应力相对较小。围岩特性与衬砌厚度共同影响着衬砌混凝土温度和温度应力变化趋势,因此,为确保混凝土抗裂安全性,对不同围岩特性的地段应选择不同的衬砌厚度。研究结果可供类似工程参考。     

龙胜县仙洞水电站隧洞复杂地质段施工

分析了龙胜县仙洞水电站工程引水隧洞的工程地质情况,论述了以普氏理论与新奥法相结合指导隧洞开挖施工,采用"短开挖、弱爆破、木支撑、钢筋混凝土衬砌"的方法及施工质量控制工艺.     

岩石围岩盾构钢筋混凝土内衬高内压输水隧洞受力简化分析方法

长距离输水工程在穿越城市群时,往往需要深埋以规避地表及浅层地下的各类建(构)筑物。这种情况下盾构隧洞成为极具优势的选择方案。当这种深埋隧洞的围岩具有较好承载能力时,可以采用钢混凝土内衬与盾构组成复合衬砌,与围岩一起共同承担管道内的高内水压力。而这种隧道结构的内衬往往会发生开裂,进而改变其受力特征,此时内衬、盾构管片与围岩如何共同受力成为了工程设计的重点和难点,对此目前还没有成熟的计算方法和规程。针对钢筋混凝土受内水压开裂后的受力变形特点,提出了钢筋混凝土内衬开裂后刚度减少的等效刚度计算方法,计算在内水压力作用下复合衬砌与围岩共同作用的受力特点。结果表明:当围岩弹性模量达到2 GPa时,这种结构可以具有较好的承载能力;当围岩弹性模量达到5 GPa时,可以承担1 MPa以上的内水压力,围岩具有较好的利用价值。研究结果为盾构钢筋混凝土内衬高压输水隧洞联合受力提供了简化的计算方法。     

钢筋混凝土岔管结构优化

针对钢筋混凝土岔管锐角区围岩稳定性和衬砌结构受力情况复杂的问题,结合某抽水蓄能电站工程实例,建立了引水钢筋混凝土岔管三维数值模型,并对岔管锐角区进行修圆处理。采用有限单元法,对比分析了不同修圆半径下的围岩稳定性及衬砌结构的应力和变形。计算结果表明:与修圆前相比,施工期塑性区范围增加,围岩的塑性区集中程度减缓,但岔管分岔处跨度增大,围岩变形略有增加;运行期岔裆的应力集中程度减缓,钢筋应力集中程度也有所减小,应力分布更加均匀;检修期岔管衬砌主要承受压应力,适当的修圆处理减缓了局部压应力集中程度,对变形影响不大;在外围围岩稳定的基础下尽量减少开挖,选择适当的修圆半径,有利于围岩的稳定和衬砌结构的受力。     

隧道二衬顶部缺陷泡沫混凝土填充效果分析

针对隧道二衬浇筑后其拱顶位置常留有空洞缺陷的问题,介绍了一种利用低密度、低弹模、高变形性的泡沫混凝土新材料填充上述缺陷的新方法。以福建某山岭隧道工程为例,利用ABAQUS软件分析采用该方法后二衬支护结构的安全可靠度。结果显示:该方法能够有效解决二衬结构拱顶位置空洞缺陷的问题,控制围岩拱顶变形,防止二衬结构受力不均与局部受力过大。     

某水电站长发电引水系统设计和优化

根据新疆某水电站发电引水系统的地形、地质条件,对发电引水洞Ⅱ类及ⅢA类(Ⅲ类偏好)围岩洞段取消常规的钢筋混凝土全断面衬砌,采用喷锚支护作为永久衬砌,缩短了发电洞的施工工期;参考以往工程经验,上游调压室取消了检修门,既可保证电站的安全运行又可减少工程投资。这些设计优化,可供类似的长发电引水洞工程参考。     

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。     

锦屏电站左岸导流洞衬砌及其与洞壁围岩间相互作用研究

采用非线性有限元法,对锦屏电站左岸导流洞的典型剖面K0 434 m进行了精细模拟,以洞室开挖后的应力场为初始应力场,研究了衬砌结构应力以及衬砌结构与围岩接触截面间的相对变形和应力,预测了衬砌结构与围岩接触截面间拉应力超过允许脱空应力的部位,分析了左右边墙、底板和顶拱所承受的弯矩、剪力,进而按内外侧不对称配筋进行设计,计算了洞室各部位内外侧所需的配筋面积,为今后的衬砌施工设计提供参考.