穿黄隧洞衬砌1∶1仿真模型试验研究

穿黄隧洞为大型压力输水隧洞,采用盾构法施工。设计要求在盾构施工形成的拼装式管片环内,设置预应力内衬,以组成新型复合衬砌结构。为此,开展穿黄隧洞衬砌1〖DK（〗∶〖DK）〗1仿真模型试验,分两阶段进行。第1阶段为准备性试验,包括对三环内衬进行1〖DK（〗∶〖DK）〗1仿真地面模型试验;第2阶段为地下模型试验研究,模型埋于地下,并人工构造与实际工程相同的埋深和水土条件,而以高位水箱按设计水头对洞内充水加压,进行超载试验。试验取得完全成功,为验证和优化设计提供了试验依据;其模型设计、仿真模拟、试验方法可供相关工程参考。     

穿黄隧洞1∶1仿真试验

穿黄隧洞1∶1仿真试验是南水北调中线最重要的试验项目之一,试验课题多、技术含量高、试验周期长,备受大家关注,在此作简要介绍。一、仿真试验的目的南水北调中线穿黄工程采用隧洞方案穿越黄河,穿黄隧洞为大型水工隧洞,内径7m,外径8．7m,全长4250m．埋深于黄河河床下23～35m,除承受外部较高的水、土荷载外,还承受＞0．5MPa的内水压力。隧洞衬砌采用双层复合结构,外衬为拼装     

穿黄隧洞衬砌无垫层段1∶1仿真模型试验及分析

南水北调中线穿黄隧洞衬砌为双层预应力结构,为了揭示其工作性态、应力变形规律,开展了穿黄隧洞衬砌1〖DK（〗∶〖DK）〗1仿真试验。为了验证试验成果,同步对其中无垫层试验段联合承载结构进行有限元计算分析。计算采用考虑接触的非线性有限元方法,模拟试验中管片拼装、分层填土、内衬预应力张拉以及内水压力施加的实际过程,对内外衬之间以及管片之间的接触与传力特性进行计算分析。通过与试验对比显示,无论是结构变形、应力,还是缝隙开度,两者规律一致,数值接近,验证了联合承载结构的受力特性及传力机理,其研究成果可供类似工程结构参考应用。     

南水北调中线穿黄工程盾构隧洞施工进度动态仿真

南水北调中线穿黄工程盾构隧洞是整个项目的控制性工程,其施工进度受地质条件、盾构机施工参数和工程组织管理的影响较大。本文根据穿黄工程盾构隧洞的地质条件、已定货的盾构机施工参数和初定的施工方案,建立了施工进度仿真系统模型,在此基础上研制出动态仿真软件,对盾构隧洞的施工进度进行动态仿真,并对仿真计算结果进行了分析。     

南水北调穿黄隧洞工程预应力混凝土施工技术

在简要介绍南水北调穿黄隧洞断面结构及锚索布置的基础上,详细介绍了该隧洞衬砌施工中采用的有黏结后张法环形预应力混凝土施工工艺,具体分析了混凝土浇筑、锚索张拉、锚具槽回填、孔道灌浆等工序的施工流程、方案及施工技术。施工实践表明,南水北调穿黄隧洞工程是有黏结后张法环形预应力混凝土施工技术在我国大洞径、高水头有压输水隧洞衬砌结构工程中的又一次成功应用,完全满足对预应力控制的条件,各项指标均达到设计要求,取得了较好的效果。     

穿黄隧洞预应力混凝土衬砌施工工艺

南水北调中线穿黄隧洞采用深埋式地下超薄预应力混凝土衬砌,钢筋密集,混凝土浇筑施工难度大,混凝土不易振捣密实。通过对穿黄隧洞预应力混凝土内衬混凝土浇筑施工工艺进行研究、对钢模台车实施改造以及对附着式振动器进行研究,采用科学的施工工艺,解决了穿黄隧洞内衬混凝土浇筑难题。     

南水北调中线穿黄工程隧洞设计研究

南水北调中线穿黄工程隧洞方案设计,根据穿黄河段特殊的地形地质、洪水泥沙条件和目前国内外隧洞设计施工的先进技术,设计采用预制和现浇双层结构和泥水平衡式盾构施工的先进技术。由于穿黄隧洞的规模和设计运用条件的特殊性,该工程的设计目前在国内外工程实例很少,因此方案布置、结构计算及施工等诸多课题都需要研究。     

南水北调中线穿黄盾构隧洞工程地质研究

穿黄隧洞是南水北调中线总干渠上规模最大的特大型河渠交叉建筑物,全长4.25 km.隧洞穿越的地层为第四系上更新统硬塑粘性土和全新统中密饱水砂层以及卵石层、泥砾石层等,地质条件复杂,施工难度和风险较大.阐述了穿黄隧洞工程地质条件,对盾构施工隧洞的埋深、盾构机选型、设计与制造需要考虑的障碍物和不良地层等问题进行了研究,对保证盾构隧洞顺利施工具有重要意义.     

穿黄隧洞预应力衬砌结构三维非线性有限元分析

采用考虑接触问题的三维非线性有限元方法,对穿黄隧洞预应力衬砌结构进行计算分析。计算中考虑了内、外衬之间的接触,以及地基抗力对结构的作用,并对荷载施加过程和锚具槽施工过程进行了模拟。计算结果表明,预应力衬砌因锚索张拉挤压产生环向预压应力,同时,在衬砌环中还产生纵向拉应力。有资料分析某隧洞仿真模型预应力张拉试验中衬砌出现的环向裂缝,就是纵向拉应力超限所致。通过数值方法,分析引起纵向拉应力的主要因素,可供类似工程结构参考应用。     

南水北调中线穿黄工程隧洞盾构施工规律的探讨

在介绍南水北调中线穿黄隧洞设计参数、地质情况及盾构机选型参数的基础上,对中线穿黄隧洞盾构施工中盾构机刀盘刀具维护保养经验进行了分析,总结了施工过程中定期检查盾构机刀盘、定期带压进舱检查、根据不同地质情况灵活配置盾构刀具、实时分析掘进参数的施工规律,保障隧洞掘进施工正常进行。     

穿黄盾构隧洞新型复合衬砌结构特性研究

为防止穿黄盾构隧洞在运行期洞内高压水从外衬管片接缝和内衬变形缝外渗,从而诱发洞外围土渗透破坏,确保隧洞能安全稳定运行。采用三维有限元分析和1〖DK（〗∶〖DK）〗1仿真物理模型试验的方法,对穿黄隧洞复合衬砌结构的特性进行了试验研究,探讨了结构型式、破坏机理和风险预防措施以及有关工程应用的具体问题;研究了盾构隧洞复合衬砌3种结构形式的7个具体方案。提出了预应力盾构隧洞结构型式,研发了拼装式管片环与预应力结构相结合的新型复合衬砌型式。这种创新结构设计型式在盾构隧洞工程中尚属首例,可为同类工程参考。     

穿黄工程盾构隧洞拼装式管片设计

南水北调中线穿黄河工程采用盾构隧洞方案,其外衬为拼装式管片结构,内径7.9 m,厚40 cm。介绍了管片结构的主要设计方案。针对实际应用中出现的管片错台现象,指出邻接块与封闭块拼装间隙过大是主要原因之一。在对封闭块和邻接块接缝进行调整后,提出了新的管片设计方案。同时,对于原设计方案,提出了设置拼装限位销的改进措施。经优化改进后,两种方案均能满足盾构施工管片安装要求。所提管片接缝设计方案具有创新性,可供类似工程参考。     

穿黄隧洞工程布置与结构型式研究

为了使南水北调中线穿黄隧洞工程更具科学性、经济性和施工的可操作性,对工程布置和结构型式进行了深入比较研究。在工程布置方面,研究了深埋于基岩中的深埋隧洞方案和在覆盖层中穿越的盾构隧洞方案;经两方案分析比较后,从工程可靠、节省投资考虑,推荐采用盾构隧洞方案;经进一步分析比较后,最终的布置型式为进出口采用一斜一竖的双洞方案。在结构型式方面,比较研究了预应力内衬方案和钢板内衬方案,两方案经反复研究后,从满足工程安全运行要求,施工技术成熟,工程质量与工期有保证,投资较省等方面考虑,最终确定采用预应力内衬方案。     

穿黄隧洞运行安全与检修条件评估

南水北调中线穿黄隧洞的安全运行对整个工程的安全运行至关重要。首先介绍了隧洞的运用要求和监测系统布置情况。重点阐述了隧洞运行的风险因子,包括隧洞纵向不均匀沉降、地震作用、隧洞超标运用、衬砌防排水、空蚀与磨蚀。研究认为,在各种不利工况下,隧洞接缝变形满足防渗要求,抗震能力强;具有可靠的防排水措施,水渗漏问题不构成控制隧洞安全运行的条件;隧洞运行不存在高速水流和泥沙磨蚀影响,可满足长期安全运行要求。     

穿黄隧洞地质条件及其对盾构掘进的影响

为了保证盾构机安全施工的效率和工期要求,穿黄隧洞采用盾构法施工,要克服不利地质条件及其他障碍.有针对性地对盾构机刀具等机构进行了改进,并采取人工排险等特殊措施,不仅保证了盾构设备运行安全,提高了工效,而且保障了盾构施工的顺利掘进.通过对隧洞围土的可掘性分析,比较得出了不同岩层结构下掘进的效果.穿黄隧洞盾构施工中的排障处...     

穿黄工程异型接头板研制与应用

本文介绍了新研制的异形接头板结构特点和工作原理,该异型接头板成功应用于南水北调中线一期穿黄工程北岸地下连续墙工程中。     

输水隧洞衬砌受力有限元分析

采用三维非线性有限元法对输水隧洞的开挖进行数值模拟,并对多个工况下衬砌受力情况进行分析。验证了设计方案的可行性,为施工提供了可靠依据,为保证隧洞衬砌结构施工和运行期的稳定性提供了有效方法。     

输水隧洞复合衬砌结构数值模拟分析研究

以北京市南水北调东干渠输水隧洞为研究对象,采用有限元数值模拟方法,对复合衬砌结构的受力情况、安全性及极限状态进行了计算与分析.首先,采用荷载结构法,建立复合双框架结构受力模型,并将结构模型与实际地质条件相结合;其次,拟定了包括内外水压力、温度、地面荷载、地面不均匀沉降及空洞等不同荷载组合的多种计算工况,得到了不同工况下结构的应力分布规律;最后,建立了小尺度精细模型,计算外部管片连接螺栓的受力情况,并以螺栓最大拉力为判断标准,模拟了地面堆载作用下结构的极限破坏情况.通过数值模拟分析,得出不同工况下结构应力分布和螺栓最大拉力等计算结果,为输水隧洞复合衬砌结构的各种参数计算与分析模拟提供了参考.