第
5
卷第
2
期
2007
年
6
月
水利与建筑工程学报
Vo
1.
5 No.2
Jun.
, 2007
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of
Water
Resources
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基于渗流场与应力场藕合的高压隧洞设计
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(1.广东省水利电力勘测设计研究院,广东广州
510170;
2.
武汉大学水资源与水电工程科学国家重点实验室,湖北武汉
430072)
摘
要:将内水压力以体力的形式作用于隧洞衬砌和围岩,建立了高压隧洞内水外渗渗流场与应力场
的藕合数值分析的计算模型。该计算方法较好的反映了水工商压隧洞的内水外渗后实际受力变形情
况。将其应用于惠州抽水蓄能电站高压隧洞不同方案的对比计算研究,得出了一系列有意义的结论。
关键词:隧洞;衬砌;配筋;渗流体积力;内水外渗;藕合
中固分类号:
TU452
文献标识码
:A
文章编号:
1672-1144(2007)02
一。
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of
Tunnel with High
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Water based on Coupling
of
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Abstract:
The
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from inner tunnel to
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water in Huizhou Pumped
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flow force;
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from inner tunnel
to
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前言
目前国内水工高压隧洞结构设计尚无适用的规
范可循,主要依据挪威准则和最小地应力准则,在高
压隧洞应力分析时主要有面力理论和体力理论两
种
[1]
。
惠州抽水蓄能电站的高压隧洞单厂全长千余
米,为内径
8.5
m
的圆形断面的钢筋混凝土衬砌结
构,衬砌厚度
60
cm
。高压隧洞最大内水头
623.79
m
,
PD(
水头乘直径)值很大。在高
PD
值下,钢筋混
凝土衬砌难免会开裂。当钢筋混凝土衬砌开裂后,
围岩地层在经历一段时间后必将存在高压内水头产
生的渗流场。实践表明在高压隧洞的裂缝和施工缝
收稿目期
:2ω6-11
-0
8
等部位可发生严重的渗漏(其值可占总渗漏量的
95%
以上)
,故当衬砌混凝土按限裂设计时,混凝土
衬砌和围岩将都是渗水介质,水流在这些介质中可
形成稳定的渗流场
[2]
,使围岩和衬砌经受的力不是
内水面力而是由渗流产生的附加体积力。因此应该
采用体积力理论,并对于隧洞衬砌和围岩进行渗流
场和应力场的糯合分析。
本文按上述透水隧洞设计理论,将内水压力以
体力的形式作用于隧洞衬砌和围岩,建立了高压隧
洞内水外渗渗流场与弹塑性应力场的藕合数值分析
的计算模型。该计算方法较好的反映了水工高压隧
洞的内水外渗后实际受力变形情况,并能同时考虑
了围岩弹塑性力学性质、高压固结灌浆等因素的影
作者简介:张巍(1
98
子-),男(汉族)
,湖北天门人,博士研究生。主要从事渗流和地下结构数值模拟的研究。