高分子防水卷材衬砌

高分子卷材是高分子合成材料．可以制造成各种形状的片材．且渗透性很低．经常在各种人工结构中作为防水衬砌使用。这种防渗衬砌可以采用单一高分子防水卷材，也可以采用复合高分子防水卷材。在输水结构中采用高分子防水卷材始于二战后．从那时起．高分子防水卷材作为一种长期有效的防水层被用于隧道、水工隧洞、大坝和水库等各种水工结构中。     

双层复合衬砌隧洞运行安全预警监控指标研究

双层复合衬砌结构是一种新型隧洞衬砌结构型式,其外衬承受外部水土压力,内衬承受内水压力,体现了"结构联合、功能独立"的新型输水隧洞设计理念,目前该衬砌型式已成功应用到我国北方某输水工程中,如何确定双层复合衬砌隧洞安全预警监控指标是工程运行管理的重点和难点。本文基于以往研究成果,提出了工程结构监控指标及监控阈值确定的统一技术路径;根据双层复合衬砌结构受力特点,开展可能破坏模式分析;基于破坏模式与监测量的敏感性分析,提出层间渗压作为双层复合衬砌隧洞结构核心监控指标,内衬处的钢筋计测值以及外衬处的测缝计测值作为辅助监控指标,为双层复合衬砌隧洞安全运行提供借鉴和参考。     

盾构高压输水隧洞新型半埋式钢管复合衬砌结构研究

目前高内水压力的输水盾构隧洞基本是采用分离式双层衬砌结构,是当前最安全的结构模式,但不一定是最合理的。该文提出了一套盾构输水隧洞新型半埋式钢管复合衬砌结构,该种衬砌结构为:盾构管片外衬、钢管内衬、内外衬间不全部填充自密实混凝土及软垫层设置于内衬钢管外表面。基于新型半埋式钢管复合衬砌结构,利用ABAQUS有限元分析软件,分析了不同自密实混凝土填充程度,不同软垫位置等条件下,钢管内衬应力,填充自密实混凝土应力及外衬盾构管片的变形。根据计算结果,新型半埋式钢管复合衬砌结构,可以有效控制盾构外衬的变形及自密实混凝土的应力。同时,半埋式钢管复合衬砌受力明确,且有利于隧洞排水,可为高压输水隧洞结构设计提供参考。     

盾构输水隧洞双层复合衬砌的联合受力分析

针对城市修建的地下盾构双层衬砌输水隧洞,由于隧洞围岩承载能力低、管片与二衬混凝土间可能存在初始间隙,在高内水压力作用下衬砌混凝土承受的应力过大,导致衬砌易出现拉裂和渗漏。本文通过有限元方法,对盾构双层衬砌输水隧洞进行模拟计算分析。结果表明:若管片、二衬之间不存在间隙,则大大降低二衬混凝土的拉应力及管片的压应力,使两者的受力趋于均匀,确保了管片和二衬混凝土组成的双层衬砌结构的联合受力作用。结果可为双层复合衬砌结构进一步优化提供依据。     

北京市南水北调工程配套工程东干渠输水隧洞设计方案研究

东干渠工程是北京市南水北调工程供水环路的重要组成部分,输水隧洞全长44.7 km,内径4.6 m。由于输水线路长、埋深大、内水压力高、风险源多,设计工作面临众多难点,设计采用结构力学、二维和三维有限元等计算方法,取得结构应力分布云图,确定控制工况及应力最大区域,模拟特殊工况下的结构破坏形式,充分确保结构安全可靠。通过将HDPE高密度聚乙烯自粘胶膜防水卷材应用到多层防水设计中,解决了双层衬砌容易发生层间窜水的难题,为达到一、二衬联合受力效果提供了条件。采用地下连续墙围护结构及玻璃纤维筋作为洞门结构配筋,避免了大面积施工降水对环境的影响,提高了盾构进出洞的施工效率。面对众多地铁、铁路、桥梁等风险源,引入了科学的风险管理机制,采取有针对性的风险分级,进行了全面的检测、评估、论证,确保了工程建设顺利完成。     

输水隧洞灌浆式预应力衬砌结构承载机理研究

输水隧洞双层混凝土衬砌之间采用预应力灌浆可以提高结构的承载能力,但此类灌浆式预应力衬砌结构的承载机理尚未得到系统阐释。基于弹性理论,采用荷载结构法,建立了考虑变形协调关系的灌浆式预应力衬砌力学分析模型。通过对衬砌结构的受力分析,揭示了预应力灌浆提高衬砌结构承载力的机理,推演了衬砌结构环向拉应力判定式,以及环向抗拉强度与灌浆预应力的关系式。利用有限元数值模拟验证了理论方法的合理性,针对工程案例分析了灌浆预应力对衬砌结构的定量影响规律。结果表明:结构能承担的最大内水压力与灌浆预应力及外部水土压力,均近似呈线性正相关,内衬结构的径向变形和环向应力随灌浆预应力的增大而减小,外衬结构的径向变形和环向应力随灌浆预应力增大而显著增大。这种考虑临界情况的分析和计算方法,揭示了灌浆式预应力衬砌结构的承载机理,可为该类型输水隧洞的力学分析和结构设计提供理论依据。     

TBM施工隧洞防渗止水研究

分析了TBM施工隧洞中管片衬砌的渗漏水机理，总结了TBM施工隧洞管片衬砌防水的技术方法，主要包括管片接缝防水、管片自防水、管片二次衬砌防水。重点介绍了管片接缝止水的功能要求、材料种类及断面形式。并结合万家寨引黄工程南干洞段工程提出了防渗止水的具体措施。     

自防水混凝土在水工隧洞衬砌中的研究与运用

辽宁省大伙房水库输水工程D＆B3标段处于大理岩地区,地下水比较丰富,在隧洞开挖完成后,洞室出现了大量的渗漏水现象。为保证永久衬砌混凝土的质量,采用了自防水混凝土衬砌施工。本文详细介绍了自防水混凝土的配合比选定及其施工要点,可为类似工程提供参考。     

盾构输水隧洞预应力钢筋混凝土衬砌 结构设计研究

随着埋深不断增加,输水隧洞由埋深产生的内水压力相应增大,普通钢筋混凝土衬砌结构已不能满足承载要求。为此,对北京市南水北调中线配套工程东干渠工程的隧洞预应力衬砌结构设计进行了探讨研究。结果表明,利用现有成熟技术采用压浆式预应力复合衬砌可以满足该结构的适用性和耐久性要求。     

喷膜防水衬砌结构在水工隧洞中的应用

为保证输水隧洞工程质量和耐久性，文中以具体工程为背景提出了喷膜防水复合衬砌结构，利用数值模拟的方式探讨了其在水工隧洞中的应用价值，并取得了良好的工程应用效果，可在今后的工程设计和建设中参考借鉴。     

盾构输水隧洞灌浆式预应力衬砌结构有限元分析

北京市南水北调配套工程东干渠工程输水隧洞施工工法为盾构法,为了提高其抗渗和抗裂特性,并优化内外衬的协同变形,衬砌结构采用了灌浆式混凝土预应力衬砌。研究了隧洞衬砌结构设计参数及工作机理,采用二维有限元计算方法,分析了预应力注浆压力和连接螺栓型号的影响。结果表明:内外衬之间的预应力式注浆可以提高二衬混凝土承受内水压力的能力,预应力注浆压力不宜大于0.3 MPa,否则将影响管片的结构和防水安全;连接螺栓刚度变化对管片和二衬混凝土环向应力的影响很小,结合管片张开对防水、防渗的影响,连接螺栓型号采用M20以上型号均可;随着预应力注浆压力的增加,二衬混凝土受力状态得到明显改善,由全断面受拉构件变成受弯构件,拉应力区明显减小,内外衬协同受力状态得到优化。     

粉煤灰坝填筑压重和振动对下卧输水隧洞的影响

陕西一电厂的粉煤灰库区下部基岩内埋设有邻近水库的3~#输水隧洞,隧洞已建成且埋深较浅。粉煤灰坝填筑过程中的压重及碾压振动会引起下卧输水隧洞衬砌结构的围岩压力发生变化,从而对隧洞衬砌结构的安全造成威胁,需要评估。为此,利用ADINA建立隧洞衬砌结构的静、动力分析模型,分析粉煤灰坝填筑过程中的静力荷载作用及灰土、初期坝和各级子坝顶部振动碾压的静动力耦合作用对隧洞衬砌结构的影响,对静荷载作用下的隧洞衬砌结构进行偏压复核和剪压复核,并总结振动荷载下加速度幅值和竖向位移的空间分布规律。研究表明:随着粉煤灰的堆填,隧洞衬砌结构竖向位移和内力逐渐增大,其中,隧洞拱顶竖向位移最大,最大值达到了0.005 m,隧洞拱脚附近衬砌结构的轴力、剪力、弯矩最大;隧洞衬砌结构的轴向承载能力不符合要求,剪切承载能力符合要求;激振频率对振动加速度幅值的影响主要集中在40 m埋深范围内;动、静力荷载作用下隧洞衬砌结构最大值出现位置基本一致,静动力耦合作用下隧洞衬砌结构内力最大值为静力荷载作用下的1.01～1.09倍,静力荷载作用是影响隧洞衬砌结构内力的主要因素。     

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。     

ABAQUS在输水隧洞衬砌结构计算中的应用

为研究输水隧洞在地震荷载作用下结构的受力变形规律,文章采用大型有限元软件ABAQUS,对输水隧洞在设计和地震两种工况下的应力及变形规律进行分析研究,得到以下结果:输水隧洞衬砌结构在两种工况下应力最大值均位于边墙与底板的交接位置,在交接处由于结构突变产生了应力集中,结构位移在底板的跨中位置最大,其次是顶拱位置,在边墙两侧呈对称分布;在地震荷载作用下,隧洞结构应力及变形情况均大于设计工况,在底板、边墙及拱顶交接处产生塑性变形并发生破坏,并向周围扩散,在设计中应在底板、边墙及拱顶交接处采取一定的措施来防止结构破坏。结果表明,有限元ABAQUS在隧洞衬砌结构计算中准确性高,设计成果符合工程实际情况。     

隧洞衬砌全圆针梁台车抗浮结构设计

北京市南水北调配套工程南干渠七标浅埋暗挖隧洞为双线DN3 400 mm输水隧洞,其二次衬砌采用全圆式针梁台车施工。为应对台车在浇筑过程中通常会出现的上浮问题,在该台车设计之初便对抗浮进行了细致计算。实际衬砌浇筑证明,该台车抗浮装置可有效地防止其上浮,为以后类似工程积累相关经验。     

过活动断裂隧洞抗错断适应性结构响应分析

输水隧洞作为长距离跨流域调水工程的关键控制性工程为缓解经济布局与水资源分布之间的区域矛盾发挥着巨大作用。而我国西南高烈度地区地质构造复杂,活动断裂分布密集,导致输水隧洞工程不可避免地需要穿越多条活动断裂带建设。针对滇中引水工程香炉山隧洞过活动断裂带,开展隧道适应性结构在断层错动条件下的影响校核。以龙蟠—乔后断层F10-1为代表,基于隧洞关键部位的位移、相对变形、最大主应力和纵向等效内力等指标,评估活动断层对香炉山隧洞抗错断适应性结构的影响,并基于数值计算验证其在减小衬砌内力与变形方面的作用。结果表明受走滑为主的断层运动影响,隧洞的一侧边墙表现为受拉状态,拉应力较小,约为5 MPa;铰接缝的最大法向变形与切向变形均位于断层带中央节段之间;铰接设计这一适应性结构的存在有效改善了衬砌在错动条件下的受力状态。研究成果可以直接应用于穿越活断层输水隧洞的工程设计与施工,为相关工程隧洞建设提供有利支撑。