西龙池抽水蓄能电站内加强月牙肋岔管围岩分担内水压力设计

埋藏式岔管国内外基本按明管设计,围岩分担内水压力仅作为一种安全储备。西龙池抽水蓄能电站岔管HD值远超过国内已建工程规模,在国内首次采用考虑围岩分担内水压力设计。本文重点介绍西龙池岔管考虑围岩分担内水压力设计成果。首先通过三维有限元结构分析,较系统研究岔管围岩分担内水压力的规律,并初步提出埋藏式岔管的设计原则;通过1∶2.5比尺的现场结构模型试验,最终确定埋藏式岔管设计参数和验证有限元计算成果。

抽水蓄能电站内水压力作用下压力钢管壁厚对围岩分担率的影响

根据抽水蓄能电站引水系统压力钢管的受力特点,通过改变压力钢管的壁厚和内水压力,分析了不同内水压力和壁厚下的压力钢管位移和应力特征,计算了压力钢管壁厚对围岩分担率的影响。结果表明,相同内水压力作用下,压力钢管壁厚越大,钢管环向应力越小,围岩分担率也越小。增加壁厚虽然可以减少钢管环向应力,但降低了围岩分担率,不利于压力钢管和围岩联合承载。在满足钢管安全储备的前提下,可适当减小钢管壁厚,有利于压力钢管和围岩联合承载。

不同埋深条件下隧道围岩压力设计值通用算法

研究目的:围岩压力的计算是隧道支护结构量化设计的重要环节,目前研究存在明显不足,比如深浅埋分界处围岩压力突变、深埋阶段围岩压力为定值,这些都与实际不相符。为此,本文引入围岩压力设计值概念,提出基于围岩破坏模式的围岩压力设计值通用方法,可为不同埋深下的隧道支护设计提供理论指导。研究结论:(1)本文方法通过计算岩体接近或达到破坏阶段时的极限平衡状态及其破坏区荷载寻求围岩压力设计值,对不同特征隧道具有通用性;(2)隧道由浅入深其支护-破坏区荷载演变规律是不同的,导致其围岩压力特征也有较大区别,浅埋隧道支护-破坏区荷载曲线依次经历全覆土破坏阶段、压剪破坏两侧夹持阶段、洞周压剪破坏阶段、无破坏或局部破坏阶段四阶段,前两个阶段以松弛荷载为主,后两个阶段以形变压力为主,当介于两者之间时,需根据隧道极限平衡状态综合判定,并包络取值,采用本文方法可以保证隧道围岩压力计算结果随埋深变化的连续性;(3)相比于《铁路隧道设计规范》,采用本文方法计算的围岩压力设计值与实际工程结果吻合较好,具备更高的合理性与可靠性。

砂质泥岩地层装配式竖井围岩压力及结构设计参数研究

传统钻爆法在进行城市地铁竖井施工时对环境影响较大,采用机械开挖施工可有效减小对周边环境的扰动,为此需要对与机械开挖相配套的装配式竖井围岩压力及结构设计参数进行研究。以重庆地铁15号线重光站竖井工程为依托,对砂质泥岩地层竖井井壁围岩压力计算方法及装配式竖井衬砌管片结构设计参数开展研究,得出的主要结论如下:(1)推导出适用于砂质泥岩地层竖井井壁围岩压力计算公式,该公式计算结果与数值模拟结果规律相近;(2)得出不同应力释放条件下围岩压力数值模拟结果与解析公式的比值,给出了围岩压力折减系数的计算公式;(3)基于三维“壳-弹簧”数值模型模拟结果,提出砂质泥岩地层装配式竖井结构设计参数,建议管片衬砌等分为8块,衬砌厚度取0.6 m,管片幅宽取2 m,采用错缝方式进管片拼接。

钢衬壁厚对抽蓄电站围岩内水压力分担率的影响

根据实际工程需要,采用FLAC3D数值模拟软件通过改变钢衬壁厚,分析了不同设计内水压力组合条件下,钢衬、混凝土垫层和围岩的位移和变形特征及钢衬环向拉应力,研究了引水钢衬壁厚对围岩内水压力分担率的影响。结果表明,随着壁厚增大,虽可相应减少钢衬径向位移和环向拉应力,但减幅小,效果不显著;随着壁厚变小,钢衬径向位移变大,根据变形协调,有助于荷载传递,提高了围岩分担率,有利于"钢衬-垫层-围岩"联合承载;在满足抗外压稳定验算、焊接工艺和施工安装前提下,壁厚可较大幅减小。研究成果不仅有利于减少不必要的投资,还有利于降低硐室钢衬运输安装等施工难度,可供类似工程设计参考。

混凝土垫层对抽蓄电站引水系统围岩内水压力分担率的影响

基于FLAC^(3D)软件,通过对比分析工程实测数据、数值仿真和规范方法结果,研究引水系统回填混凝土标号改变对钢衬变形和围岩内水压力分担率的影响。结果表明,现行规范在计算钢衬环向应力时,未考虑混凝土垫层,可能导致计算应力值偏差,进而影响围岩内水压力分担率;垫层混凝土标号由C15增加到C25,虽可减小钢衬的径向位移和环向拉应力,提高围岩内水压力分担率,但效果不显著。

基于时效理论解的双层衬砌圆形隧道围岩压力分担的简便计算法

隧道的顺序施工叠加岩石流变特性,使围岩和衬砌的力学状态与时间相关。针对水平和竖向地应力不相等的一般地应力条件下双层衬砌圆形隧道施工问题,采用复变函数方法和Laplace变换,推导了开挖和支护全施工过程任意时刻围岩、衬砌的位移和应力理论解答。理论推导中用任意黏弹性模型模拟岩石流变特性,并在隧道开挖完成后的任意时刻分别施加一次衬砌、二次衬砌。并与相同条件下有限元解进行了比对。为便于工程设计,基于本文时效理论解,通过衬砌压力的机理分析,运用数据拟合的方法,给出了围岩压力分担的简便计算法,公式形式简单、适用范围广,同时也可以实现解析解的类似精度,为科学合理确定二次衬砌施工方案提供了理论依据。结合一算例,针对不同围岩压力分担情况,分别给出二衬施加时刻和二衬厚度建议值。工程中可据此方便、快捷地进行相似工程条件下的初步设计。

论水工压力隧洞围岩承载设计准则及防渗排水设计

归纳总结了水工压力隧洞围岩承载设计准则所涉及的4个常用准则,分析了4个准则之间的相互关系,提出了对这些设计准则的理解和认识,并明确了水工压力隧洞防渗排水设计布置的基本概念。

复合式衬砌结构中衬砌分担围岩压力比例的研究

复合式衬砌结构中衬砌分担围岩压力的评价方法是隧道工程技术的重要研究课题之一。依托某新建铁路隧道工程,提出了一种基于监测位移反分析评价围岩和支护应力,进而计算初期支护和衬砌背后压力的方法。根据监测位移和衬砌施作时间,确定初期支护的已发生变形和剩余变形。通过有限元反分析求出与已发生变形和剩余变形相对应的围岩和支护应力,得到初期支护和衬砌背后压力。对比初期支护背后压力及衬砌背后压力的现场监测和反分析的计算结果,两者比较一致,说明了该方法的可行性。该新建隧道初期支护闭合95 d后施作衬砌,计算得到衬砌背后压力约0.04~0.06 MPa,衬砌分担围岩压力比例约13%~16%。研究成果对复合式衬砌结构的设计具有一定的参考意义。

输水压力管道钢衬-混凝土-围岩联合承载体分担率研究

结合镇安抽水蓄能电站输水压力管道工程实际,采用Hoek-Brown模型,通过FLAC3D模拟了不同类别围岩工况下压力管道水压法试验过程和内水压力作用过程。根据荷载和管道内壁、混凝土衬砌内壁的位移变化,得到围岩和围岩-混凝土衬砌组合结构的抗力系数,以及围岩、混凝土、钢衬3部分的荷载分担率。三维数值分析结果表明,围岩单位抗力系数与工程地质勘察获取的抗力系数相近,且大于采用Mohr-Coulomb模型的计算结果。围岩-混凝土组合结构的抗力系数大于围岩的抗力系数,且在环向分布上更为均匀。在钢衬-混凝土-围岩组合结构中,混凝土不仅起到传递荷载的作用,也具有明显的承载作用。Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ类围岩的荷载分担率下降明显,Ⅳ~Ⅴ类围岩的分担率下降趋势减弱。混凝土衬砌的荷载分担率在Ⅱ~Ⅲ类围岩条件下明显增加,在Ⅳ~Ⅴ类围岩条件下,其增加趋势有所减缓。钢衬的荷载分担率随围岩类别变化相对较小,在Ⅲ~Ⅳ类围岩条件下,钢衬荷载分担率明显增加。

山岭隧道围岩压力计算及支护设计探讨

针对《公路隧道设计规范》中有关围岩压力计算和支护设计参数取值与其围岩分类结合不紧、应用不方便的情况 ,根据规范中围岩分类的优点 ,提出了山岭隧道围岩压力计算和支护设计参数取值办法 ,供设计和施工人员参考。

多线铁路大跨度隧道围岩压力研究

围岩荷载的确定是进行隧道工程衬砌结构设计的关键。现行铁路隧道规范中深埋隧道围岩荷载计算公式是根据单线铁路隧道施工塌方的调查统计资料建立起来的统计经验公式,多年来,对于指导单、双线铁路隧道的结构设计起到至关重要的作用,但用于指导当前三线,特别是四线铁路隧道时,就显得无能为力了。提出一种合理的适合于三线、四线甚至更大跨度的铁路隧道的围岩荷载计算方法,提出考虑围岩变形全过程的"统一围岩压力曲线",并基于贵昆铁路六盘水至沾益段增建二线上的乌蒙山2号四线车站大跨度隧道,开展现场试验,对围岩压力进行监控量测,结合统一围岩压力曲线,提出竖向围岩压力计算公式q=Kγha。

山岭公路隧道围岩压力统计规律分析

基于大量公路隧道围岩压力监测数据,分析了垂直围岩压力与隧道开挖跨度、埋深、围岩级别的关系,并和深浅埋隧道法、普氏系数法计算得到的围岩压力进行了对比分析,得到了实测垂直围岩压力值与规范计算值之间的关系。同时,统计分析了侧向压力、侧压力系数及隧道二衬压力在各级围岩级别条件下的分布规律:侧向压力随着埋深及围岩级别的增加而缓慢增长;侧压力系数随着围岩级别的增加逐渐变大,并普遍大于规范值;实测二衬围岩压力荷载分担比例与规范基本相符。

隧道围岩压力的弹塑性新解

在隧道衬砌设计中,围岩压力通常是最主要的荷载,也是最难以确定的荷载。围岩压力的弹塑性理论研究也从未间断。经典的芬纳公式和修正芬纳公式由于塑性区半径的不确定性而限制了其实际工程应用。以修正芬纳公式为基础,考虑围岩与衬砌的共同作用,在未作塑性区体积不变的假设条件下,推导得到塑性区半径的理论计算方法,从而可以直接应用修正芬纳公式计算围岩压力,为隧道衬砌设计提供指导。

浅埋多侧偏压小净距隧(巷)道围岩压力及稳定性控制分析

为研究浅埋多侧偏压小净距隧(巷)道围岩压力的计算方法,根据极限平衡法原理推导出能够考虑隧道先行洞与后行洞施工先后的计算公式,并与既有模型对比验证了所推公式的准确性。计算参数简化后,所推公式能够简化为浅埋无偏压、浅埋单侧偏压、浅埋双侧偏压以及浅埋复杂偏压(单侧与双侧偏压组合)条件下的小净距隧道围岩压力计算公式,更具有普遍性。最后提出围岩稳定性控制可以从工程结构设计合理、施工方案编制恰当以及监控量测动态成环3个方面进行考虑,研究可为类似小净距隧道围岩压力确定与支护结构设计提供参考和借鉴。

立体极限围岩压力理论及应用

立体极限围岩压力理论在克服现有理论不足的基础上,突出了立体、极限、传递、变化四大特点,是目前国内外考虑客观因素最多,能计算围岩自稳、喷锚支护、整体衬砌、复合衬砌、单层衬砌、组合衬砌的围岩压力计算理论,相较于传统理论具有诸多特点,基于此,文章通过理论推导,结合国内外大量围岩压力实测验证和多项试验工程检验,证明了理论的合理性和可靠性,为隧道及地下工程设计优化和施工创新提供了理论基础。

寺河煤矿二号井无支架锚索强化超前支护设计

针对寺河煤矿二号井一五三盘区回采巷道支护的难题,采取了理论分析、数值模拟及对实测数据分析的手段,通过对不同支护参数的比较,确定了最佳的支护方案。该支护方案能够有效地控制巷道围岩变形,在保证巷道围岩稳定性的条件下提高了巷道掘进速度,可为相似地质条件下的煤矿回采巷道支护设计提供参考。

月牙肋钢岔管的围岩负荷设计在奥美浓水电站的应用

月牙肋钢岔管的围岩负荷设计在奥美浓水电站的应用（日）野口建夫，片山英明，村山弘于鲁田摘译贾葆珉校（山西省水利勘测设计院）１前言奥美浓水电站是中部电力株式会社在岐阜县建设的蓄能电站，上调节池建在木曾川水系板取川，下调节池建在根尾东谷川，两池之间落差５０...

引子渡水电站压力钢管及钢岔管设计

根据引子渡水电站的工程规模和特点,结合主要的设计计算研究大型钢岔管的布置设计,使其结构布置安全、合理、经济,满足运行要求。

水工压力隧洞结构限裂设计研究现状

针对限裂设计为水工高压隧洞设计的核心问题,基于钢筋混凝土结构裂缝计算理论的研究现状,分析比较了衬砌结构的裂缝计算公式,并探讨了水工隧洞衬砌试验研究现状。结果表明,裂缝宽度计算理论并未取得共识,计算公式均有不足,不能完全满足衬砌结构设计的实际需求,还有待于进一步改进和完善。