鋼筋混凝土高壓隧洞圍巖應力場的分析.pdf

1、隧洞是水工建筑物引水系統(tǒng)的重要組成部分。在大型水電站的設(shè)計中，人們經(jīng)常會遇到高水頭大直徑壓力隧洞的設(shè)計問題，特別是在近年蓬勃發(fā)展起來的抽水蓄能電站中。抽水蓄能電站的建設(shè)是現(xiàn)代電網(wǎng)的必然產(chǎn)物，它在電力系統(tǒng)中起調(diào)峰填谷作用；相應高水頭大直徑水工壓力隧洞的建設(shè)也逐漸增多，高壓隧洞的設(shè)計也顯得愈來愈重要。壓力隧洞傳統(tǒng)計算方法假定圍巖是不透水介質(zhì)，忽視了圍巖中滲流和滲透力的不利影響，從而導致隧洞滲漏量較大甚至產(chǎn)生水力劈裂破壞。因此，從滲流場和應力

2、場耦合的角度，探求壓力隧洞圍巖應力特性，進而指導工程實踐，具有重要的理論和工程意義。 本文將圍巖看作連續(xù)的透水彈性介質(zhì)，從壓力隧洞圍巖滲流場著手，分析壓力隧洞圍巖中水壓力分布，進而研究圍巖中滲流產(chǎn)生的應力場，結(jié)合對隧洞圍巖二次應力場的分析，探討考慮滲流場和應力場耦合作用下圍巖三次應力場特性。并依據(jù)應力場的理論分析運用Ansys有限元程序?qū)邝宸宄樗钅茈娬靖邏翰砉苓M行有限元應力分析，以期能指導該電站高壓岔管的結(jié)構(gòu)設(shè)計。

3、首先，運用Harr(1962)鏡像原理推求壓力隧洞圍巖中水壓力分布；結(jié)合水壓力的分析，利用Fernandez(1994)的假定推求壓力隧洞圍巖中滲流產(chǎn)生的應力場，并對不同地表條件下穩(wěn)態(tài)滲流產(chǎn)生的應力場進行詳細分析，從中得到一些結(jié)論。 其次，對傾斜地表下隧洞開挖產(chǎn)生的二次應力場進行分析，分析結(jié)果反映地表傾角對圍巖應力場特性的影響。在滲流場和應力場耦合的基礎(chǔ)上對傾斜地表下壓力隧洞充水后圍巖應力場特性進行分析；并對穩(wěn)態(tài)滲流場下圍巖應力