富水黄土隧洞衬砌外水压力折减系数影响因素研究

水工隧洞衬砌外水压力折减系数的合理取值是结构设计中的难点。以引汉济渭引水隧洞工程穿越Q_(2)黄土地层为背景,开展了饱和Q_(2)黄土的物理力学特性试验,并基于FLAC3D有限差分法及流–固耦合分析原理,研究6种因素对外水压力折减系数的敏感程度和变化规律。结果表明,各因素对外水压力折减系数的影响程度从高到低依次为:壁后注浆厚度h>盾构掘进速度V>地层渗透系数k_(l)>开挖扰动范围w_(s)>壁后注浆水平N>地下水位高度H,壁后注浆厚度对外水压力折减系数影响最大,当盾构掘进速度V≤9 m/d、地层渗透系数k_(l)≤0.2 m/d时,外水压力折减系数受盾构掘进速度和地层的渗透系数影响较大,其余因素影响较小;考虑到地层条件及施工水平的差异性,饱和Q_(2)黄土中衬砌外水压力折减系数取值变化范围为0.35~0.75,平均可取0.53。

水岩分算隧道衬砌外水压力折减系数取值方法

针对如何确定水岩分算时隧道衬砌外水压力折减系数问题,结合已有隧道规范中地下水处理的规定及外水压力折减系数经验取值方法,从地下水渗流作用出发,基于地下水水力理论,推导了地下隧道渗水量和复合衬砌结构外水压力折减系数理论求解公式,揭示了灌浆圈、初期支护、二次衬砌渗透系数及灌浆圈厚度等参数的变化对隧道渗水量和衬砌外水压力折减系数的影响规律。在此基础上提出了不同衬砌类型外水压力折减系数取值所应注意的问题及相应的取值方法。研究结果可为隧道工程的防排水系统设计提供借鉴和参考。

隧洞外水压力折减系数工程地质研究

《水工隧洞设计规范》(SL279—2002)推荐根据地下水活动状态确定外水压力折减系数,这种方法在水利行业已延续使用了几十年,存在前期勘察阶段使用困难的问题。提出在隧洞工程前期勘察设计阶段可根据岩体渗透性确定外水压力折减系数;施工阶段根据地下水溢出状态确定外水压力折减系数,并对前期成果进行验证和修正。

河床式厂房基底扬压力折减系数取值研究

在河床式厂房整体稳定计算中,基底扬压力是主要荷载之一。依托乌干达伊辛巴水电站项目,对河床式厂房整体稳定计算中的扬压力折减系数取值进行研究,比较了中美两国规范对于扬压力折减系数的取值规定。将扬压力设计计算值与渗压计的实测值进行了对比分析,探讨了扬压力折减系数设计取值中存在的问题,提出了新的计算方法,可以为类似工程提供参考。

饱和Q_(2)黄土地层引水隧洞衬砌外水压力折减系数研究

外水压力折减系数取值对水工隧洞衬砌结构的设计影响较大。以某引水隧洞穿越Q_(2)黄土地层工程为背景,通过室内试验和原位抽水试验,研究了原状及重塑Q_(2)黄土的饱和渗透特性;并通过模型试验和FLAC 3D程序的流-固耦合分析原理,对比研究了不同地层条件、限量排放率、隧道尺寸、地下水位高度、地层注浆圈厚度等5种因素下,衬砌上的外水压力折减系数变化规律。结果表明:隧洞限量排放率和注浆加固圈厚度的增大会明显降低衬砌外水压力折减系数;地层渗透系数的增大,会引起外水压力折减系数呈对数函数增大趋势;随着隧洞等效半径的增大,外水压力折减系数先减小后增大,而地下水位高度对外水压力折减系数影响可忽略不计。对本工程而言,外水压力折减系数建议取值为0.57~0.71。

海底隧道初期支护水压力折减系数研究

衬砌结构水荷载的确定是海底隧道地下水处理的核心问题。针对采用堵水限排地下水处理方式的海底隧道,支护结构所受外水压力会有明显折减甚至消除,排放量也会降低。此时,复合式衬砌结构设计应考虑折减后的外水压力,因此,对各种因素的影响程度进行定量化分析,选取合适的水压力折减系数对于衬砌结构设计极为重要。依托青岛地铁8号线海底隧道工程,采用数值模拟与现场试验结合的方法,研究堵水限排条件下水位高度、围岩渗透系数、注浆圈厚度等参数对初期支护外水压力折减系数的影响规律,与现场试验结果进行对比验证。对比分析隧道堵水限排工况及施加折减后水头的全封堵工况中衬砌结构受力和变形情况,分析渗流作用对围岩及衬砌受力的影响,研究水压力折减系数法的适用性。考虑工程实际情况,得出海底隧道初期支护水压力折减系数的确定方法,研究结果可为海底隧道或富水区隧道工程的衬砌设计中水荷载的选值提供借鉴和参考。

地温测量与聚乙烯燃气管道压力折减系数

聚乙烯燃气管道的压力折减系数是重要的设计参数,取决于管道埋设周边地温。测量时间的选择应考虑极端最高地温滞后于最高气温,参照气象历史资料确定,采用开挖坑侧壁的测量方法可较好消除气温日变化对测量结果的影响。经实测,深圳地区深度为0.8m处极端最高地温为29.6℃,聚乙烯燃气管道的最大允许工作压力折减系数宜取0.9。

深埋隧洞高外水压力研究进展

随着深埋隧洞工程建设,高外水压力问题日益凸显,已成为工程建设面临的最大挑战,高外水压力作用机理和渗控措施是高外水压力问题中的关键.本文从外水压力理论计算方法、外水压力模型试验、深埋隧洞渗控措施三方面综述了国内外高外水压力研究进展.在外水压力理论计算方法方面,研究重点包括折减系数法、解析法和数值法等,旨在探讨深埋隧洞围岩、灌浆圈、衬砌等参数对外水压力的影响.在外水压力物理模型试验方面,基于原型洞室相似和相似材料的试验,主要研究隧洞渗流场分布、外水压力大小以及围岩及衬砌力学与渗流特性等对于隧洞工程安全的影响;在深埋隧洞渗控措施方面,讨论了采用减小灌浆圈渗透性、增大衬砌强度等“堵”的方法,以及施作排水孔、排水洞等“排”的方法.提出了深埋隧洞高外水压力研究拟进一步的研究方向,主要包括:研究工程地质和水文地质结构模型,引入参数场描述水文地质模型,针对深埋隧洞高外水压力研究的岩体分类,揭示不同外水压力条件下深埋隧洞围岩-灌浆圈-衬砌支护结构与外水压力互馈作用及耦合作用机理,构建深埋隧洞现场原位智能化外水压力监测体系,开展深埋隧洞高外水压力风险防控研究,为高外水压力作用下深埋隧洞工程施工及运行提供技术支撑和参考.

太平湾大坝坝基扬压力系数的分析确定

本文从实测扬压力入手,针对太平湾坝基扬压力的计算及采用标准作了探讨,并给出了相应的计算公式和采用数值以及该低水头坝的坝基维护方法的建议。

基岩裂隙含水系统与隧洞外水压力的相关性研究

外水压力是深埋隧洞衬砌设计中的重要荷载,且往往难以确定。本文以新疆ABH输水隧洞为例,通过对地下水补径排条件分析,引入基岩裂隙含水系统概念,确定基岩裂隙含水系统,为外水压力折减系数的确定提供必要指导。研究结果表明:浅层基岩含水系统外水压力折减系数最大,深层基岩含水系统次之,超深层基岩含水系统最小。

轴对称解对隧道衬砌水压力计算的适用性研究

文章根据渗流理论推导了隧道衬砌水压力的轴对称解,并利用数值分析方法研究了轴对称解对不同形状隧道断面与浅埋隧道的适用性。研究结果表明:轴对称解适用于非圆形隧道断面衬砌水压力的估算;隧道断面形状对衬砌水压力折减系数的影响较小,可以忽略不计,其影响大小主要由衬砌与围岩的渗透系数比值决定。对于浅埋低水头隧道,用轴对称解计算的毛洞流量Qm与数值解比较,其误差较大,最大误差为36.5%;但用来计算衬砌水压力pl以及衬砌后水流量Ql时,误差相对较小,最大误差为6.3%,特别是利用轴对称解得出的衬砌水压力值与利用数值解得出的衬砌水压力特征值最大误差仅为3.4%。

泄水式管片衬砌壁后水压力分布特性模型试验研究

基于研制的泄水式管片衬砌–围岩泄流装置,采用室内试验方法对某铁路隧道装配式泄水式管片衬砌在高水压条件下衬砌壁后水压力分布规律进行研究,重点探讨单纯限排、堵水限排等不同泄水方案下衬砌壁后外水压力分布规律。分析排泄流量、泄水孔密度、注浆与否对隧道衬砌壁后水压力的影响,揭示隧道衬砌壁后整体和各位置处外水压力折减系数、外水压力大小等与衬砌泄水孔泄流量之间的二次曲线关系。研究结果可为高水压山岭隧道衬砌的设计提供参考。

衬砌水压力荷载影响因素的敏感度分析

基于轴对称解析解,分析了水头高度、衬砌厚度、衬砌渗透性、注浆参数及隧道尺寸等因素对衬砌水压力折减系数的影响。研究结果表明:衬砌与围岩相对渗透性对衬砌水压力折减系数影响最明显,衬砌的渗透性是决定水压力折减系数大小的主要因素。注浆的主要作用就是控制地下水排放流量,水压力"卸载"与否取决于衬砌的渗透性。当衬砌渗透系数足够小时,无论是加大注浆圈厚度,还是降低其渗透系数,都不能起到降低水压力荷载的作用,而当衬砌具有一定透水性时,围岩注浆既能限制地下水排放又能降低衬砌水压力。

白莲崖拱坝5#坝基场压力异常原因及处理措施

本文针对白莲崖拱坝坝基局部渗漏问题,通过观测数据和检查分析,找出渗漏原因为坝基浅层裂隙连通所致,提出了可靠的处理措施,取得了较好的效果,希望对同类工程有一定的借鉴。

谈聚乙烯给水管材公称压力的选择

对《埋地聚乙烯给水管道工程技术规程》中的管材公称压力进行了分析,提出应考虑水锤和温度对聚乙烯管材的双重影响,温度折减后的管材最大允许工作压力应不小于管道的设计工作压力,根据最大允许工作压力选择聚乙烯给水管材的公称压力。

地铁隧道过海段复合衬砌参数的敏感性分析

以青岛地铁1号线胶州湾过海隧道为研究背景,选取了影响复合式衬砌外围水压力的9个主要影响因素,在利用Midas有限元数值分析软件的基础上,采用正交试验设计法分析了2种测试水平下这9个因素对水压力折减系数的显著性影响水平。结果表明:影响二次衬砌外围水压力大小的显著性因素为二次衬砌外围半径和围岩渗透系数与二次衬砌渗透系数的比值;影响初期支护外围水压力大小的显著性因素为围岩渗透系数与注浆圈渗透系数的比值、注浆圈厚度、围岩渗透系数与二次衬砌渗透系数的比值及隧道半径。其中,围岩渗透系数与二次衬砌渗透系数的比值对二次衬砌、初期支护的外围水压力均有显著性影响。因此,在海底隧道设计和施工过程中,应重点关注衬砌的渗透性能,注意支护结构的参数设计和选取,以保障海底隧道的顺利开挖及运营安全。

用于均质地层隧道渗流场的两种轴对称解

在均质地层中,分别以推广轴对称解与周长等效公式两种方法,研究非圆形断面隧道衬砌水压力,并结合水压力折减系数提出修正施工水荷载的方法。以墙脚处为分析点,将适用于圆形断面的轴对称解推广至非圆形断面,同时提出等效轴对称解,分析两者在不同衬砌与注浆圈渗透系数、衬砌与注浆圈厚度的分析点水压力与渗流量,对比两者与数值解的误差。研究表明:两种理论解得到的衬砌水压力值较为接近,但渗流量差异较大;数值解与等效轴对称解的误差小于与推广轴对称解的误差,数值解大于两种理论解,三种计算结果趋势一致;通过工况与水压力折减系数和渗流量的拟合曲线及水压力折减系数公式,插值计算水压力并实时调整水荷载。推荐在非圆形隧道断面水荷载设计时优先采用等效轴对称解析解的方法。

部分粘结预应力抗拔(浮)桩的优化设计

介绍了一种新型的抗拔(浮)桩——部分粘结预应力抗拔(浮)桩。该新型桩有效改善了抗拔桩的桩身结构,能充分发挥抗拔桩的承载力,改变了混凝土受拉时的受力性状,克服了普通抗拔桩容易产生裂缝的弊病。结合有关地下结构浮力方面的研究成果及现场实际的部分粘结预应力抗拔桩荷载试验结果,对抗拔(浮)桩进行了优化设计。

材料力学法在大坝抗震复核中的应用

SH水库大坝在汶川地震后出现了一些渗漏的问题,为了消除此危险隐患,本文采用材料力学法考虑分层异弹模特性对SH水库非溢洪道进行了抗震复核计算。计算得出在渗透压力折减系数α=1及α=0.45的情况下的上下游面正应力及第一、二主应力的大小,得出共同的结论,即SH水库非溢流坝段整体不稳定,应力不满足规范要求,并提出具体加固措施。

高抗冲聚氯乙烯与PVC-U管主要力学性能对比

对高抗冲聚氯乙烯(PVC-Hi/PVC-AGR)管的结构作亚微观分析,并与硬聚氯乙烯(PVC-U)管的主要力学性能作对比。提出材料抗张力决定管材抗压强度折减的观点并推导AGR的压力折减系数。对全塑给水管压力折减系数的规范(规程)推荐值表达了不同的看法。