某过断层深埋高水头TBM输水隧洞围岩-支护结构响应规律

为了研究过断层深埋高水头敞开式TBM输水隧洞支护结构的响应规律,对不同支护方案下某过断层深埋高水头敞开式TBM隧洞围岩与支护结构的响应规律进行对比分析,选出最合适的支护设计方案。建立TBM隧洞动态开挖-支护精细仿真模型,逐个研究动态开挖-支护中围岩、锚杆、钢拱架、初喷混凝土、二衬的响应规律。结果表明:依次支护管棚、锚杆、钢拱架、固结灌浆、衬砌后,围岩拱顶变形分别降为不支护时的59.4%、32.9%、32.9%、4.1%、3.2%。盾尾离开后各响应突增,增幅逐步减缓且最终趋于稳定,衬砌支护后突降并稳定。锚杆应力分布不均,支护后拱腰处锚杆应力比拱顶增加快,各锚杆应力越靠近洞壁处越大。管棚+锚杆+钢拱架+固结灌浆+初喷+二衬可保证安全,但需固结围岩弹性模量、黏聚力及内摩擦角分别提高1.0、1.0、0.21倍。

岩溶地区暗挖轨道交通隧道水压力及衬砌结构优化分析

针对山地岩溶城市高水压暗挖轨道交通车站隧道,在总结我国矿山法隧道防排水型式的基础上,对衬砌结构水压力分布特征和水压力计算方法进行了重点探讨,以期能够兼顾地表生态环境保护和隧道衬砌结构设计优化。以某城市轨道交通车站为工程实例,计算分析了“全封堵型”隧道和“堵排结合型”隧道对应的衬砌结构力学性能,研究成果可为类似隧道工程的设计提供借鉴参考。

复杂地质条件下高压水工隧洞穿河设计研究——以巴基斯坦N-J水电站为例

巴基斯坦N-J水电站引水洞为复杂地质条件下的高水头水工隧洞,其中一段必须从Jhelum河下穿过,该段隧洞存在内外高水头作用,设计相对复杂,可供参考的工程案例不多,系统分析总结相应的技术成果很有必要。解读该工程区域地质、隧洞围岩条件,对比不同布置方案的优劣及可行性,设计思路、参数确定,分析相应的成因、脉络等,形成的系统性技术成果,可供类似工程的设计参考。

高水位隧道衬砌临界水头数值计算

选取2种典型隧道断面,对其所能承受的极限水头值进行分析。计算结果表明:1对设计时速250 km/h的客专双线隧道,当衬砌厚度分别为t=30 cm、50 cm时,素混凝土衬砌均不能承担任何水压力荷载,C30钢筋混凝土衬砌能承受的极限水位分别为11.2 m、34.2 m;2对设计时速200 km/h的单线铁路隧道,当衬砌厚度分别为30 cm、50 cm、60 cm时,素混凝土衬砌能承受的极限水头分别为0 m、1.0 m、5.5 m,C30钢筋混凝土衬砌能承受的极限水头分别为26.0 m、55.2 m、73.5 m;3隧道形状对所承受的极限水头值有较大的影响,单线铁路隧道比客专双线隧道更有利于承受水压力;4对于高水位隧道,应该采取"以堵为主,限量排放"的措施,降低衬砌水压力,使设计既安全又经济。

水布垭高水头放空洞设计技术创新与工程实践

水布垭放空洞设计水头152.2m,运行水头110m,泄洪水位变幅110m,消能区河床宽度仅120m,岩石为写经寺组页岩,其水工设计和金属结构设计难度很大。通过技术攻关,解决了高水头放空洞突扩突跌体型、出口消能形式、闸门支承结构、止水型式和闸门锁定装置等关键技术难题,研究成果成功应用于水布垭工程,并经受了超设计水位的运行考验。

圆梁山隧道在高水位条件下支护结构体系研究

采用围岩与结构共同变形的计算模式,优选出圆梁山隧道在高压涌水条件下的合理支护结构形式。通过对圆梁山隧道注浆加固圈单独承载稳定性分析,拟定出圆梁山隧道所需加固圈的最小尺寸为3m。通过对38种工况模型的弹塑性数值计算,找出了在满足相同结构安全度要求K=2.4条件下,随着注浆加固圈厚度增加,可相应减薄二次衬砌所需厚度的关系曲线。此外,研究结果还表明,提高注浆水平能较大程度地减弱支护结构参数。因此,改善注浆水平是有很大意义的。

高水头泄水建筑物掺气坎体型研究

对具有高水头、大单宽流量的泄洪建筑物,工程中通常采用强迫掺气减蚀措施防止壁面发生空蚀破坏。本文主要通过物理模型试验研究方法,对高水头龙抬头明流泄洪洞反弧段下游底板和侧墙掺气减蚀进行了研究,提出了一种底部突跌凸型坎和侧墙加贴角联合掺气的新型掺气坎,解决了洞顶余幅、底空腔内回水和突缩引起掺气坎后形成水翅之间的问题。采用这种新型的掺气坎体型后,底空腔内没有回水,同时消除了反弧段后侧墙出现的清水区;侧空腔畅通并直接和底空腔相连,对侧墙和底板都起到了很好的保护。该体型对类似工程的设计及修复具有一定参考价值。

基于GEO-SLOPE分析高水头作用下水库对隧道的渗流影响

结合西（安）-合（肥）高速公路深埋隧道工程,基于GEO-SLOPE的渗流分析模块SEEP/W,分析了隧道西侧的拟建李家河水库在存在20～54 m的水头差作用下水库库水对隧道的渗流影响.给出了相应的渗流场分布,预测出了水库库水对隧道的渗流量,并结合具体情况拟定了相应的防治措施.

隧道工程高水头地下水的处治

为兼顾人居生态环境保护和衬砌结构的优化,高水头富水地层中的隧道工程的地下水处治,应同时满足控制地下水排放流量和消减作用在衬砌结构上的水压力荷载两个要求。文章借助渗流理论和数值分析,得出水压力折减系数的简单表达式:β=(Q_g-Q_C)/Q_g。从而提出建议:(1)地下水水头大于60m的隧道不适宜采用全封堵型衬砌,在衬砌中必须设置完善的地下水排导系统;(2)地下水排放流量的控制主要通过围岩注浆而不是衬砌封堵;(3)衬砌排水系统通畅的关键是保证防水板背后透水垫层的足够厚度。

周宁水电站地下洞群设计及关键技术

周宁水电站具有长隧洞、高竖井、高水头等工程特点,设计采用了超高压竖井,压力管道取消钢衬,采用钢筋混凝土岔管,透水衬砌设计,高压固结灌浆,直螺纹钢筋连接,地下厂房岩壁梁等技术,实践表明,这些技术措施经济可行,许多方面处于国内领先水平。

拉西瓦水电站高水头闸门伸缩式水封研究及运用

拉西瓦水电站导流洞封堵闸门挡水水头高达165m,采用上游止水。由于实际埋件安装存在较大偏差,常规水封已不能满足闸门封水要求,导致无法下闸蓄水。为解决此工程难题,应用有限元对伸缩式水封进行非线性模拟计算,同时进行模型试验,研究确定了闸门采用伸缩式水封的改造方案。实际运用表明,伸缩式水封能够较好地适应门槽的安装偏差,保证了顺利下闸及可靠封水。

高水头小流量电站引水系统方案优化研究

高水头、小流量、长引水线路的电站,引水工程作为小型水电站的重要组成部分,其可靠性在设计中应予以足够的重视。本文通过对三个方案进行比较,最后确定采用全隧洞引水放案。该方案不仅能够切实保证工程安全可靠运行,且对环境保护和水土保持有利。

高水头明流泄洪洞三维数值模拟

导流洞改建为龙抬头式泄洪洞是一种常见的改建形式,其局部水流流态十分复杂。研究一种高水头龙抬头式明流泄洪洞,采用RNG k~ε模型和标准壁面函数模拟紊流,利用几何重构的VOF模型追踪自由水面;对某龙抬头式泄洪洞在设计洪水位闸门全开情况下进行了三维流场数值模拟。将沿程水面高程、底板压力及掺气空腔长度的计算结果与模型试验数据进行对比验证,两者吻合良好,从而为工程设计提供参考。

溪洛渡水电站导流洞地下竖井闸室群结构设计

介绍了溪洛渡水电站工程导流洞地下竖井闸室群的设计条件、设计标准和结构设计。经过5个汛期的实践考验,导流洞竖井闸门经受住了高外水水头的考验,达到了设计预想效果,验证了设计的合理性与可行性,为枢纽工程如期发电提供了条件。

高承压水头土压平衡盾构水下接收技术

为确保土压平衡盾构在35m高承压水头、上覆砂层厚达28m条件下安全接收,依托武汉大东湖核心区污水传输系统工程,对改进后盾构水下接收技术结合端头加固及降水技术进行研究。经过严密的施工组织设计,工程两个高承压水头接收条件区间均成功完成水下接收,接收井内无涌砂,沉降控制良好。

去除厚重隧洞衬砌采用新型锚喷支护的论证

本文指出目前我国在建设高水头隧洞时采用钢管和钢筋混凝土衬砌是资金上的巨大浪费，而新型的锚喷支护则可减半地节约。进而论证了这一新型支护理论上的充分性及技术上的成熟性，认为这一新型支护已具备实用条件。

高水头地下水对长水工隧洞施工的影响探讨

牛栏江-滇池补水工程金奎地隧洞和大五山隧洞施工过程中发生了突水涌泥事故,对施工产生了较大影响。根据地质情况分析,突水涌泥事故均由岩溶裂隙水引起,具有水头高、流量大的特点。经研究,决定调整隧洞线路,并采用超前地质预报、超前排水减压、超前固结灌浆、超前管棚支护、短进尺、弱爆破、及时衬砌的施工方案。施工实践表明,所采用的施工方案合理可行,及时有效地处理了事故,并保证了后续施工的顺利进行。

一洞双机TBM给排水设计和布置

针对某隧洞工程施工,阐述了一洞双机TBM施工中给排水的重要性,分析计算了给排水容量,并合理设计和布置了TBM供水和隧洞排水设施,进行了给排水系统操作分析,其目的是为TBM的快速、稳定掘进创造良好施工条件。

巴基斯坦N-J水电站机电设计关键技术研究与应用

为了解决复杂的设计条件所带来的技术难题,对巴基斯坦Neelum-Jhelum水电站的特点和难点进行了较透彻的分析。该电站位于巴基斯坦克什米尔,是巴基斯坦目前最大的水电工程项目,也是中国企业迄今为止在境外承建的最大水电工程。电站最高水头为420 m,装设4台单机容量为243 MW的混流式水轮发电机组,其特点是水头高、出力大、水中泥沙含量高、引水隧洞长且工程布置采用一洞四机。结合工程特点,通过开创性的研究,解决了:(1)高水头、大含沙水流混流式水轮机的抗泥沙磨损;(2)超长输水隧洞的水流安全和检修;(3)高土壤电阻率水电站接地计算;(4) 525 kV高压电缆敷设安装和检修等技术难题。研究成果为机组的顺利投产发电提供了保障,电站年发电量约为51.5亿kW·h,解决了巴基斯坦全国15%人口的用电紧缺问题,经济和社会效益显著。同时,研究成果可为类似工程的机电设计提供技术支撑与参考。

考虑长引水隧洞摩阻的水锤解析法

为研究长引水式高水头电站在小开度甩负荷工况下水锤更大的问题,将长引水隧洞的摩阻引入传统的水锤解析法,推导了考虑长引水隧洞摩阻的新水锤系列解析公式、临界开度的计算公式及基于小开度水锤极值的关闭规律限值公式,并选取两个长引水式高水头电站的算例进行理论计算与数值模拟的对比验证.结果表明:新水锤系列解析公式与数值模拟的计算结果基本一致,临界开度τ_(0a)与τ_(0b)可作为不同初始开度水锤类型的判别依据;水锤极值出现在临界开度为τ_(0a)的甩负荷工况,该工况在第一相内的流量变化最大,水锤升压最高;关闭规律的限值公式可直接确定满足压力控制标准的最小关闭时间,指导关闭规律的优化选取.