考虑围岩约束高压隧洞衬砌结构限裂计算理论探讨

对于高压隧洞而言,钢筋的主要作用不在于受力,而在于限制裂缝展开宽度,以减少衬砌的渗漏量,提高耐久性。从考虑围岩约束的角度,假定钢筋混凝土衬砌的最大变形不超过不衬砌隧洞围岩的变形,并考虑衬砌开裂后高压水内水外渗在裂缝面上产生劈缝力的影响,推导出相应的高压隧洞限裂计算公式。算例分析表明,计算出的钢筋面积较规范公式小,更加符合工程实际。

抽水蓄能电站地下厂房围岩约束及结构振动特性分析

为了掌握抽水蓄能电站地下厂房结构围岩约束条件、振动特性及评价标准,采用电测法对国内某大型抽水蓄能电站地下厂房结构的模态和动力响应进行了有限元计算及现场振动测试与分析。根据上下游边墙与围岩之间不同的约束条件,建立了4种有限元模型。通过有限元模态计算结果与现场模态测试结果对比分析发现:抽水蓄能电站地下厂房结构进行有限元模态计算时,比较合理的计算条件为厂房边墙边界节点与围岩法向接触,法向共同变形,切向不约束;围岩变形模量按Ⅲ类围岩选取,取变形模量为10GPa,泊松比为0.25;混凝土弹性模量应按动弹性模量计算。通过地下厂房结构的动力响应测试发现:出现位移最大值的工况主要为发电开机或发电停机工况,说明发电开机和发电停机工况是抽水蓄能电站正常运行时地下厂房结构振动最不利工况,该电站发电开机和发电停机工况引起的振动对地下厂房围岩稳定并无影响,地下厂房围岩处于安全状态;厂房结构振动响应的频率主要是0.5、0.75、8.25 Hz等低频成分,这些低频分量可能是尾水管或蜗壳内水流脉动压力及机组基本转频或其倍频的频率成分,说明抽水蓄能电站地下厂房结构的振动响应主要是由水流脉动和机组转频所引起。通过对地下厂房结构进行安全评估分析,建议以0.2 mm和0.8 mm分别为抽水蓄能电站正常运行时地下厂房楼板在稳态工况和瞬态工况下的振动控制评价标准,该电站地下厂房结构的抗振性能基本满足安全要求。上述模态和动力响应的有限元计算及现场振动测试与分析结果,弥补了国内抽水蓄能电站地下厂房结构基于现场振动测试研究的不足,为抽水蓄能电站地下厂房结构抗振设计及振动安全评价提供了参考依据。

含约束围岩有限层法在隧道施工地面沉降分析的应用

严格控制地面沉降是保障隧道施工安全的关键措施。为了更加精准预测地面沉降,采用超级有限层元模拟复合地层围岩;增加内部约束模拟隧道衬砌,建立含约束围岩有限层法。通过工程实例应用获得结论:不同地层组段围岩隧道的地面沉降值与贯入度存在相关性,可根据拟合公式进行沉降预测,效果良好。如果不考虑贯入度,也可将含约束围岩有限层法直接应用于砂质黏土层围岩的地面沉降计算,预测精准度高。地面沉降理论计算的分布特征与实测数据的一致性表明含约束围岩有限层法的可靠性和适应性。

深埋隧洞软岩变形控制和应力拱圈形成分析

就深埋隧洞在高地应力软岩环境应力拱圈的形成、应力拱圈的强度和围压作用,以及围岩变形控制机理进行论述。分析超前地质预报、减少围岩扰动、数学模拟及监测、主动让压支护、围岩约束平稳过渡对变形控制及应力拱圈形成的作用,以及分析主动让压支护成功案例,阐明控制围岩应力释放的同时又及时提供围压的主动让压支护体系和使围岩约束平稳过渡的措施可以推动应力拱圈形成,能承担高地应力环境下的压应力。

硫酸盐腐蚀锚索结构锚固性能退化规律试验研究

硫酸盐腐蚀是锚索结构长期锚固性能退化的原因之一。为模拟围岩约束条件下硫酸盐对锚索浆体的腐蚀及腐蚀后的锚固受力过程,设计外包钢管圆柱形素水泥浆中置钢绞线短黏结试件并进行长期硫酸盐干湿循环腐蚀,然后通过静力拔出试验观察黏结受力过程,获取黏结滑移曲线,定义锚固特征参数。结果表明:围岩约束作用对腐蚀过程及拔出受力过程产生显著影响,腐蚀引起的物理损伤得以阻止,化学损伤成为主要腐蚀损伤方式;拔出破坏特征为:浆体螺旋肋逐渐被磨平,索体最终被抽出;全程黏结滑移曲线由初期极速上升段、中后期锯齿形上升段及末期快速下降段组成;当围岩变形模量增大时,设计允许滑移、设计强度、极限滑移以及极限强度均随之增大;当浆体腐蚀程度增大时,设计强度、极限滑移以及极限强度随之降低,而设计允许滑移则因浆体模量的退化而随之增大。