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高内水压作用下围岩-叠合式衬砌承载机理力学分析
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作者 刘宜杰 黄本胜 +3 位作者 袁明道 史永胜 张旭辉 徐云乾 《长江科学院院报》 CSCD 北大核心 2024年第10期140-148,164,共10页
为探究圆形水工隧洞衬砌结构中围岩-叠合式衬砌联合承载的力学机理,针对珠江三角洲水资源配置工程“外衬管片-自密实混凝土填充层(SCC)-内衬钢管”三层叠合的衬砌结构形式,采用平面弹性复变函数理论的幂级数解法,从应力函数层面着手,基... 为探究圆形水工隧洞衬砌结构中围岩-叠合式衬砌联合承载的力学机理,针对珠江三角洲水资源配置工程“外衬管片-自密实混凝土填充层(SCC)-内衬钢管”三层叠合的衬砌结构形式,采用平面弹性复变函数理论的幂级数解法,从应力函数层面着手,基于围岩-衬砌相互作用关系以及应力边界条件建立了相应的力学模型,推导求解了在开挖荷载和内水压共同作用下围岩和各层衬砌域内任意点的应力分量,揭示了叠合式衬砌结构承载时的荷载传递机理和规律。然后通过边界应力结果以及与数值结果的比对,验证了提出方法的正确性;最后通过参数分析,着重讨论了高内水压对输水隧洞围岩和三层衬砌径向正应力和环向正应力的影响。结果表明:围岩-衬砌联合承载时,围岩和三层衬砌的径向正应力和环向正应力结果均符合余弦分布,而剪应力符合正弦分布;随着输水隧洞内水压增加,三层衬砌和围岩在径向上更趋于压缩,而环向正应力趋向于拉应力并增大。研究成果可为该类型衬砌防护工程的设计和施工提供理论依据。 展开更多
关键词 圆形输水隧洞 三层衬砌 高内水压 解析方法 荷载传递机理
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深埋高内水压盾构隧道管片衬砌力学特性足尺试验研究 被引量:10
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作者 周龙 朱合华 +3 位作者 闫治国 沈奕 孙巍 李耀良 《土木工程学报》 EI CSCD 北大核心 2022年第9期94-105,117,共13页
鉴于目前内水压盾构隧道力学性能的研究尚不充分,未能揭示内水压荷载作用下盾构衬砌的内力与变形等规律,结合上海市拟建设的深埋蓄排水盾构隧道,研发原型管片衬砌加载装置并对内水压盾构衬砌的力学行为开展试验研究。试验结果表明:内水... 鉴于目前内水压盾构隧道力学性能的研究尚不充分,未能揭示内水压荷载作用下盾构衬砌的内力与变形等规律,结合上海市拟建设的深埋蓄排水盾构隧道,研发原型管片衬砌加载装置并对内水压盾构衬砌的力学行为开展试验研究。试验结果表明:内水压会显著影响盾构隧道衬砌结构的力学性能,在内水压荷载作用下盾构衬砌环弯矩增大、轴力减小,衬砌环与局部接头变形及螺栓应变均增大,结构安全储备降低。当内水压达0.6MPa时,衬砌环收敛变形约为无内水压作用时的2倍。环间作用增大时错缝拼装衬砌环的抗变形能力及安全储备提高,主要原因是管片接头弯矩向相邻管片截面的传递效应增强。此外,分析了内水压作用时衬砌结构的弯曲刚度有效率与接头弯矩传递系数变化规律及衬砌环收敛变形限值,可为双排螺栓连接的深埋内水压盾构衬砌设计计算参数的选取提供参考。 展开更多
关键词 深埋 高内水压 盾构衬砌 力学行为 足尺试验
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高内水压盾构隧洞预应力混凝土内衬结构受力分析 被引量:12
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作者 姚广亮 陈震 +1 位作者 严振瑞 李晓克 《人民长江》 北大核心 2020年第6期148-153,共6页
为准确计算高内水压力作用下盾构隧洞无粘结预应力混凝土内衬的受力情况,通过环形预应力机理分析,同时采用理论计算和三维有限元的方法,全面分析了施工、运行和检修等不同工况下隧洞衬砌管片和预应力混凝土内衬的受力性能,计算得到了内... 为准确计算高内水压力作用下盾构隧洞无粘结预应力混凝土内衬的受力情况,通过环形预应力机理分析,同时采用理论计算和三维有限元的方法,全面分析了施工、运行和检修等不同工况下隧洞衬砌管片和预应力混凝土内衬的受力性能,计算得到了内衬混凝土应力分布形态。计算结果表明:对于盾构输水隧洞,在高内水压力作用下,通过采用双层双圈布置钢绞线,可最大限度减少内衬槽口的尺寸,预应力混凝土内衬受力也满足规范要求。 展开更多
关键词 盾构隧洞 无粘结预应力衬砌 高内水压 有限元分析
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输水隧洞衬砌试验用高内水压加载装置研发与承载分析 被引量:2
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作者 严振瑞 刘通胜 +3 位作者 陈震 姚广亮 李长永 赵顺波 《华北水利水电大学学报(自然科学版)》 北大核心 2022年第5期1-5,共5页
高内水压加载装置是输水隧洞衬砌现场1∶1模型受力性能试验研究的关键技术装备。依据厚壁圆筒理论,结合工程试验需施加1.30 MPa内水压力的要求,研发了一种高内水压加载装置。该装置由钢梁和钢框支承双层钢筒,并在钢筒内灌注混凝土形成... 高内水压加载装置是输水隧洞衬砌现场1∶1模型受力性能试验研究的关键技术装备。依据厚壁圆筒理论,结合工程试验需施加1.30 MPa内水压力的要求,研发了一种高内水压加载装置。该装置由钢梁和钢框支承双层钢筒,并在钢筒内灌注混凝土形成钢筒混凝土承压筒。承压筒与隧洞衬砌内表面预留100 mm间隙,衬砌两端部内表面预埋外伸钢板,并与钢筒端部环板焊接形成密闭空腔,通过向空腔内注水加压实现对衬砌内表面的水压加载。在确定加载装置各组成部件尺寸的基础上,建立了加载装置与衬砌共同承受空腔内水压力的三维有限元分析模型,分析了加载装置的应力和变形及其加载安全性。结果表明:研发的内水压加载装置结构形式简单、施工便捷,能够提供均匀的梯度水压,解决了输水隧洞衬砌的高内水压试验加载难题。 展开更多
关键词 输水隧洞 高内水压 加载装置 有限元分析
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基于离散元的高内水压下水力劈裂机理研究
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作者 曾贤平 《铁道建筑技术》 2022年第8期6-9,54,共5页
本文针对高水压导致隧洞水力劈裂问题,运用PFC2D离散元模拟软件从细观力学角度出发,考虑水岩耦合条件建立水力劈裂数值模型,研究高内水压下围岩水力劈裂机制,获取水力劈裂发展过程,并分析大主应力对裂缝发展规律影响。研究表明:在高内... 本文针对高水压导致隧洞水力劈裂问题,运用PFC2D离散元模拟软件从细观力学角度出发,考虑水岩耦合条件建立水力劈裂数值模型,研究高内水压下围岩水力劈裂机制,获取水力劈裂发展过程,并分析大主应力对裂缝发展规律影响。研究表明:在高内水压作用下,洞壁处围岩首先劈裂,进入裂缝中的水对裂纹侧壁产生水压力,进而使裂纹尖端产生拉应力,进一步引起裂纹扩展;高内水压随裂纹扩展距离逐渐衰减,当裂纹扩展至一定距离后由于水压力小于围岩抗拉强度而趋于稳定;黏聚力增大会对裂缝发展起抑制作用,而内摩擦角对劈裂效果影响甚微;水力劈裂方向与地应力大主应力方向一致,大主应力对开裂起促进作用,小主应力对开裂起抑制作用。研究结果可为抽水蓄能电站等高压隧洞工程设计与施工提供依据。 展开更多
关键词 高内水压 水力劈裂 离散元 流固耦合 大主应力
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预应力衬砌高内压试验加载装置设计与性能研究
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作者 刘通胜 《中文科技期刊数据库(全文版)工程技术》 2022年第5期174-177,共4页
根据预应力衬砌高内水压的原型试验加载需求,根据钢管混凝土的设计方法,设计了一种内部填充泡沫混凝土的能够对预应力衬砌施加高内水压的试验加载装置,内水压加载装置截面是与预应力衬砌内表面相似的形状,通过钢板焊接与预埋在预应力衬... 根据预应力衬砌高内水压的原型试验加载需求,根据钢管混凝土的设计方法,设计了一种内部填充泡沫混凝土的能够对预应力衬砌施加高内水压的试验加载装置,内水压加载装置截面是与预应力衬砌内表面相似的形状,通过钢板焊接与预埋在预应力衬砌内表面伸出衬砌端面的钢板焊接形成10cm高的密闭空腔,向空腔内充水加载,可对预应力衬砌实现1.3MPa的水压加载。在理论设计完成后,通过三维有限元建立相应的数值模型,对装置相关构件进行应力和变形的分析,验证设计的可靠性。该内水压加载装置结构形式施工便利,拆除方便,为高内水预应力衬砌加载提供了加载方案。 展开更多
关键词 预应力衬砌 高内水压 加载装置 数值分析
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大尺寸水工隧洞衬砌物理模型试验系统研制与应用 被引量:13
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作者 凌永玉 刘立鹏 +2 位作者 汪小刚 傅睿智 孙兴松 《水利学报》 EI CSCD 北大核心 2020年第12期1495-1501,共7页
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... 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。 展开更多
关键词 水工隧洞衬砌 物理模型试验系统 高外水压 高内水压
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深埋排水盾构隧道高刚性管片接头力学性能试验研究 被引量:7
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作者 金瑞 朱合华 +5 位作者 周龙 闫治国 沈奕 官林星 温竹茵 李耀良 《现代隧道技术》 EI CSCD 北大核心 2018年第A02期561-572,共12页
为满足深埋排水盾构隧道在高内水压和高水土压力作用下的特殊工作要求,需要采用高刚性的接头连接形式对盾构隧道管片进行可靠连接。拟采用一种在手孔内部全面包钢的"口字型"铸铁件及与之连接的锚筋作为接头预埋件结构体系,以... 为满足深埋排水盾构隧道在高内水压和高水土压力作用下的特殊工作要求,需要采用高刚性的接头连接形式对盾构隧道管片进行可靠连接。拟采用一种在手孔内部全面包钢的"口字型"铸铁件及与之连接的锚筋作为接头预埋件结构体系,以满足接头的刚度要求。由于接头的特殊形式,对于其力学性能尚缺乏充足的研究。文章对其展开了接头力学试验,分析了该接头结构形式的变形特性、承载力以及破坏模式。研究结果表明,管片接头承载力满足各设计工况荷载要求,当轴力为0时,极限抗弯承载力为1 494 kN·m。管片接头转角受所受弯矩和轴力控制,当轴力一定时,转角随着弯矩的增大而增大;而当弯矩一定时,转角随着轴力的增大而减小。在接头弯矩增加且轴力保持为0时,接头挠度、转角、螺栓应力、锚筋应力均呈现明显的双线性特征,当接头弯矩小于1 144 kN·m时,接头刚度较小;当弯矩大于1 144 kN·m时,接头刚度增大。由此可以得出当接头所受轴力为0时,接头弯矩值达到1 144 kN·m后嵌缝混凝土接触。各设计工况下中手孔周围裂缝发展情况较轻微,最大裂缝宽度不大于0.2 mm,满足深埋排水隧道的使用要求。接头的破坏是由螺栓的屈服引起的,螺栓受拉屈服后,接头截面受压区迅速减小,嵌缝混凝土接触造成接缝上表面混凝土压碎、剥落。 展开更多
关键词 盾构隧道 高刚性管片接头 高内水压 力学试验
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深埋排水调蓄盾构法隧道衬砌内力分析 被引量:4
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作者 官林星 孙巍 方涛 《现代隧道技术》 EI CSCD 北大核心 2018年第A02期89-95,共7页
目前在盾构隧道分析中,主要采用修正惯用计算法与梁-弹簧等一维计算模型,其关键参数的选取依靠于经验与试验。文章依托苏州河段深层排水调蓄管道系统工程,对该工程试验段部分的盾构隧道展开受力分析。建立了在内水压作用下盾构法隧道的... 目前在盾构隧道分析中,主要采用修正惯用计算法与梁-弹簧等一维计算模型,其关键参数的选取依靠于经验与试验。文章依托苏州河段深层排水调蓄管道系统工程,对该工程试验段部分的盾构隧道展开受力分析。建立了在内水压作用下盾构法隧道的一维与二维计算模型,对二者的计算结果进行了对比分析,验证了二维计算模型的合理性。在二维计算模型中,建立了衬砌与螺栓的有限元模型,从而避开了一维计算中接头转动刚度难以确定的难题。通过初步计算,论证了衬砌结构与螺栓配置的可行性。 展开更多
关键词 深埋 盾构隧道 高内水压 管片接头 螺栓
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Brain edema and intracranial hypertension in fulminant hepatic failure:Pathophysiology and management 被引量:12
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作者 Olivier Detry Arnaud De Roover +1 位作者 Pierre Honoré Michel Meurisse 《World Journal of Gastroenterology》 SCIE CAS CSCD 2006年第46期7405-7412,共8页
Intracranial hypertension is a major cause of morbidity and mortality of patients suffering from fulminant hepatic failure. The etiology of this intracranial hypertension is not fully determined, and is probably multi... Intracranial hypertension is a major cause of morbidity and mortality of patients suffering from fulminant hepatic failure. The etiology of this intracranial hypertension is not fully determined, and is probably multifactorial, combining a cytotoxic brain edema due to the astrocytic accumulation of glutamine, and an increase in cerebral blood volume and cerebral blood flow, in part due to inflammation, to glutamine and to toxic products of the diseased liver. Validated methods to control intracranial hypertension in fulminant hepatic failure patients mainly include mannitol, hypertonic saline, indomethacin, thiopental, and hyperventilation. However all these measures are often not sufficient in absence of liver transplantation, the only curative treatment of intracranial hypertension in fulminant hepatic failure to date. Induced moderate hypothermia seems very promising in this setting, but has to be validated by a controlled, randomized study. Artificial liver support systems have been under investigation for many decades. The bioartiflcial liver, based on both detoxification and swine liver cells, has shown some efficacy on reduction of intracranial pressure but did not show survival benefit in a controlled, randomized study. The Molecular Adsorbents Recirculating System has shown some efficacy in decreasing intracranial pressure in an animal model of liver failure, but has still to be evaluated in a phase Ⅲ trial. 展开更多
关键词 Intracranial hypertension Fulminant hepaticfailure Brain edema
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Stress characteristics of surrounding rocks for inner water exosmosis in high-pressure hydraulic tunnels 被引量:2
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作者 俞缙 李天斌 +1 位作者 张建智 蔡燕燕 《Journal of Central South University》 SCIE EI CAS 2014年第7期2970-2976,共7页
Seepage and stress redistribution are the main factors affecting the stability of surrounding rock in high-pressure hydraulic tunnels.In this work,the effects of the seepage field were firstly simplified as a seepage ... Seepage and stress redistribution are the main factors affecting the stability of surrounding rock in high-pressure hydraulic tunnels.In this work,the effects of the seepage field were firstly simplified as a seepage factor acting on the stress field,and the equilibrium equation of high pressure inner water exosmosis was established based on physical theory.Then,the plane strain theory was used to solve the problem of elasticity,and the analytic expression of surrounding rock stress was obtained.On the basis of criterion of Norway,the influences of seepage,pore water pressure and buried depth on the characteristics of the stress distribution of surrounding rocks were studied.The analyses show that the first water-filling plays a decisive role in the stability of the surrounding rock; the influence of seepage on the stress field around the tunnel is the greatest,and the change of the seepage factor is approximately consistent with the logarithm divergence.With the effects of the rock pore water pressure,the circumferential stress shows the exchange between large and small,but the radial stress does not.Increasing the buried depth can enhance the arching effect of the surrounding rock,thus improving the stability. 展开更多
关键词 high pressure hydraulic tunnel inner water exosmosis physical theory seepage factor stress redistribution plane strain theory
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