高水头作用下水工压力隧洞的水力劈裂分析 被引量：47

1

作者 盛金昌 赵坚 速宝玉 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第7期1226-1230,共5页

以前研究均认为水力劈裂的必要条件是岩体中发生Ⅰ型张拉破坏。实际上,在众多岩体工程中,其断裂破坏型式多属压剪破坏。本文根据断裂力学原理对高水头作用下水工压力隧洞的水力劈裂作用进行了研究,首先研究水工压力隧洞围岩区各种类型... 以前研究均认为水力劈裂的必要条件是岩体中发生Ⅰ型张拉破坏。实际上,在众多岩体工程中,其断裂破坏型式多属压剪破坏。本文根据断裂力学原理对高水头作用下水工压力隧洞的水力劈裂作用进行了研究,首先研究水工压力隧洞围岩区各种类型裂纹的I型应力强度因子的计算方法,讨论分析张开型复合型裂纹发生水力劈裂的理论判据。然后研究压剪断裂的力学机理,分析有水压力作用的压剪断裂应力强度应力的计算及其断裂判据。最后将以上理论应用于某水电工程引水发电隧洞的高压竖井的水力劈裂安全性分析中。 展开更多

关键词 隧道工程 高水头 水工压力隧洞 水力劈裂

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考虑应变软化、剪胀和渗流的水工隧洞解析解 被引量：32

2

作者 张常光 张庆贺 赵均海 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第12期1941-1946,共6页

基于统一强度理论和弹脆塑性软化模型,考虑不同工况下主应力顺序、岩石应变软化、剪胀和渗流等综合影响,推导了圆形水工压力隧洞应力和洞壁位移解析解。通过工程算例,比较本文方法与传统方法的不同,说明考虑第一主应力的变化和渗流体积... 基于统一强度理论和弹脆塑性软化模型,考虑不同工况下主应力顺序、岩石应变软化、剪胀和渗流等综合影响,推导了圆形水工压力隧洞应力和洞壁位移解析解。通过工程算例,比较本文方法与传统方法的不同,说明考虑第一主应力的变化和渗流体积力更符合工程实际,并得出统一强度理论参数、软化特性参数和剪胀特性参数对隧洞切向应力和洞壁位移的影响特性。隧洞设计时,应依据围岩材料特性合理地选取统一强度理论参数,并考虑由于软化特性参数和剪胀特性参数的减小对隧洞切向应力和洞壁位移增大的影响。该结果为圆形水工压力隧洞弹塑性分析提供了理论依据,对工程设计有一定的参考价值。 展开更多

关键词 地下工程 水工压力隧洞 统一强度理论 应变软化 剪胀 渗流

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水工压力隧洞钢筋混凝土衬砌配筋模型与方法探讨 被引量：9

3

作者 刘波 李宁 郭晓刚 《西北农林科技大学学报（自然科学版）》 CSCD 北大核心 2012年第11期229-234,共6页

【目的】针对当前水工压力隧洞钢筋混凝土衬砌配筋方法不能反映水工压力隧洞衬砌开裂后围岩-混凝土-钢筋的联合受力机制的不足,寻求建立一种新的配筋方法,为水工压力隧洞钢筋混凝土衬砌配筋的设计提供参考。【方法】从水工隧洞的实际性... 【目的】针对当前水工压力隧洞钢筋混凝土衬砌配筋方法不能反映水工压力隧洞衬砌开裂后围岩-混凝土-钢筋的联合受力机制的不足,寻求建立一种新的配筋方法,为水工压力隧洞钢筋混凝土衬砌配筋的设计提供参考。【方法】从水工隧洞的实际性状入手,分析衬砌开裂后围岩-混凝土-钢筋的联合作用,借助于FINAL有限元程序,建立非线性有限元衬砌配筋数值仿真模型,基于莫尔-库伦强度准则进行非线性数值求解,并通过实例与"公式法"计算结果进行比较。【结果】通过算例发现,利用所建立的非线性有限元衬砌配筋数值仿真模型,计算得到围岩-混凝土-钢筋联合作用条件下的衬砌配筋量、钢筋应力、混凝土裂缝宽度,直观展现了衬砌裂缝处钢筋应力的集中现象。计算结果较"公式法"更为直观,配筋结果较"公式法"偏大,更符合实际情况。【结论】所建立的非线性有限元衬砌配筋数值仿真模型能够综合考虑水工压力隧洞衬砌开裂后围岩-混凝土-钢筋的联合作用,并能通过非线性有限元求解,得到任意部位的钢筋应力及混凝土裂缝的分布规律,较以往的方法有明显优越性。 展开更多

关键词 水工压力隧洞 钢筋混凝土 衬砌配筋 配筋计算模型 衬砌裂缝

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水工压力隧洞结构限裂设计研究现状 被引量：8

4

作者 沈威 徐世烺 《水电能源科学》 北大核心 2010年第3期84-87,共4页

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... 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。 展开更多

关键词 水工压力隧洞 衬砌 围岩 裂缝宽度 限裂设计

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考虑隧洞充水过程的衬砌裂缝宽度计算 被引量：7

5

作者 彭守拙 钟建文 谷兆祺 《水利水电科技进展》 CSCD 北大核心 2010年第4期67-70,75,共5页

分析压力隧洞实际充水过程中的衬砌工作性态,给出稳定渗流状态下的裂缝宽度方程以及考虑充水过程的衬砌裂缝宽度计算方法,以此大体反映钢筋应力(sσ)和裂缝宽度(2a)的发展史,认为其最大值与充水过程有关,其长期稳定值与过程无关。实例... 分析压力隧洞实际充水过程中的衬砌工作性态,给出稳定渗流状态下的裂缝宽度方程以及考虑充水过程的衬砌裂缝宽度计算方法,以此大体反映钢筋应力(sσ)和裂缝宽度(2a)的发展史,认为其最大值与充水过程有关,其长期稳定值与过程无关。实例计算表明:稳定渗流、衬砌、围岩分开工作状态下的最大钢筋应力σs′及2a值与不透水衬砌常用公式的计算值相比差别很大,而两者联合工作时差别不大。 展开更多

关键词 水工压力隧洞 充水过程 钢筋混凝土衬砌 隧洞渗流 裂缝宽度

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论水工压力隧洞围岩承载设计准则及防渗排水设计 被引量：6

6

作者 侯靖 《浙江水利科技》 2007年第1期39-42,共4页

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。

关键词 水工压力隧洞 围岩承载设计准则 挪威准则 雪山准则 最小地应力准则 水力劈裂 水力击 穿 防渗排水设计

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压力隧洞裂缝混凝土衬砌和围岩的接触条件 被引量：5

7

作者 彭守拙 钟建文 《水利水电科技进展》 CSCD 北大核心 2010年第3期53-57,共5页

提出裂缝衬砌和围岩之间接触应力rσ(ra)的表达式,并通过算例分析它的特性,结果表明,rσ(ra)随衬砌与围岩接触面(r=ra)处的渗透压力pa的增大由压变拉,但rσ(ra)+pa却变化不大。提出一定条件下衬砌脱开围岩独立工作的判别式,该式若满足,... 提出裂缝衬砌和围岩之间接触应力rσ(ra)的表达式,并通过算例分析它的特性,结果表明,rσ(ra)随衬砌与围岩接触面(r=ra)处的渗透压力pa的增大由压变拉,但rσ(ra)+pa却变化不大。提出一定条件下衬砌脱开围岩独立工作的判别式,该式若满足,衬砌将脱开围岩独立工作,钢筋应力和裂缝宽度将大幅度减小。算例计算结果表明,若衬砌和围岩之间的黏结强度较小,裂缝衬砌很容易脱开围岩独立工作。 展开更多

关键词 水工压力隧洞 裂缝衬砌 围岩 接触应力 接触条件

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水工压力隧洞结构设计若干关键问题刍析 被引量：5

8

作者 蔡晓鸿 李清华 +1 位作者 蔡勇斌 蔡勇平 《江西水利科技》 2010年第4期262-266,共5页

据水工压力隧洞结构与荷载特点,讨论了水工压力隧洞最小覆盖厚度、主应力大小顺序、外水荷载、钢筋混凝土衬砌轴向裂缝与限裂设计、衬砌伸缩缝间距设计与环向裂缝开展等涉及水工压力隧洞结构设计诸多复杂问题,探讨了解决上述疑难问题的... 据水工压力隧洞结构与荷载特点,讨论了水工压力隧洞最小覆盖厚度、主应力大小顺序、外水荷载、钢筋混凝土衬砌轴向裂缝与限裂设计、衬砌伸缩缝间距设计与环向裂缝开展等涉及水工压力隧洞结构设计诸多复杂问题,探讨了解决上述疑难问题的计算模型与计算方法,强调为保证水工压力隧洞衬砌与围岩联合承载,应重视水工隧洞回填灌浆与高压隧洞固结灌浆. 展开更多

关键词 水工压力隧洞 围岩 衬砌 内水压力 外水荷载

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水工压力隧洞灌浆式预应力衬砌弹塑性应力分析 被引量：3

9

作者 蔡晓鸿 王晓华 蔡勇斌 《江西水利科技》 2004年第2期74-79,共6页

采用岩石力学中应用广泛的莫尔———库仑屈服条件,对水工压力隧洞灌浆式预应力衬砌进行了系统分析,给出了水工压力隧洞围岩分别处于弹性状态与弹塑性状态下的围岩、衬砌应力解析计算式.

关键词 水工压力隧洞 灌浆 预应力 衬砌 应力 围岩

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水工压力隧洞结构设计若干关键问题分析 被引量：3

10

作者 舒恒 《工程建设与设计》 2018年第10期149-150,共2页

在进行地下隧洞计算的过程中,难以确定岩石的地质参数、混凝土结构以及周边岩石的非线性特征,并且配筋中裂缝宽度的计算与判断和其他不同状况的互相制约与影响,这些都是隧洞设计的难点所在。如果运用弹性理论力学进行水工隧洞的设计,其... 在进行地下隧洞计算的过程中,难以确定岩石的地质参数、混凝土结构以及周边岩石的非线性特征,并且配筋中裂缝宽度的计算与判断和其他不同状况的互相制约与影响,这些都是隧洞设计的难点所在。如果运用弹性理论力学进行水工隧洞的设计,其偏差率较高。论文重点分析了水工隧洞结构设计过程中的布置方法以及施工的具体实施策略。 展开更多

关键词 水工压力隧洞 结构设计 内水压力

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圆形压力隧洞衬砌与围岩荷载分担比研究 被引量：3

11

作者 刘波 李宁 《西安理工大学学报》 CAS 北大核心 2012年第4期379-384,共6页

结合水工压力隧洞衬砌开裂以后围岩-衬砌混凝土-钢筋联合作用的实际性状,借助于非线性有限元程序,对围岩与衬砌(混凝土和钢筋)联合作用和材料性态进行模拟,建立起精细的、高度仿真的二维(平面应变)数值模型。经过数值分析,得到了在满足... 结合水工压力隧洞衬砌开裂以后围岩-衬砌混凝土-钢筋联合作用的实际性状,借助于非线性有限元程序,对围岩与衬砌(混凝土和钢筋)联合作用和材料性态进行模拟,建立起精细的、高度仿真的二维(平面应变)数值模型。经过数值分析,得到了在满足规范要求且经济合理的配筋量条件下衬砌与围岩的荷载分担比、裂缝宽度和裂缝分布规律、混凝土的应力分布规律、钢筋的应力分布规律。对衬砌与围岩发生相对滑动以及围岩参数变化对荷载分担比的影响进行了分析,发现衬砌与围岩出现相对滑动时,需要增加配筋量;围岩参数变化时,对相邻裂缝间距(裂缝条数)影响很大,衬砌的荷载分担比略有上升趋势。 展开更多

关键词 水工压力隧洞 衬砌配筋 非线性有限元 荷载分担比 衬砌裂缝

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水工压力隧洞含水围岩的弹塑性应力分析 被引量：1

12

作者 蔡晓鸿 《江西水利科技》 1989年第1期11-28,共18页

本文依据《水工隧洞设计规范SD134—84》,将外水压力作为场力处理,系统地讨论了水工压力隧洞含水围岩渗透水压力分布规律,建立了隧洞含水围岩在施工期和运行期的弹塑性应力分析方法,给出了相应的解析计算公式。

关键词 水工压力隧洞 含水围岩 弹塑性应力

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基于断裂力学的水工隧洞衬砌裂缝扩展分析 被引量：3

13

作者 吴胜番 孙笑 《人民长江》 北大核心 2012年第S1期16-17,24,共3页

经钢筋混凝土衬砌的压力隧洞在使用上要求将衬砌裂缝控制在一定范围内。由于内外高水头圧力的作用,水工隧洞衬砌裂缝具有不同于一般钢筋混凝土裂缝的特点。通过总结前人关于水工压力隧洞混凝土衬砌裂缝的计算方法,提出利用断裂力学准则... 经钢筋混凝土衬砌的压力隧洞在使用上要求将衬砌裂缝控制在一定范围内。由于内外高水头圧力的作用,水工隧洞衬砌裂缝具有不同于一般钢筋混凝土裂缝的特点。通过总结前人关于水工压力隧洞混凝土衬砌裂缝的计算方法,提出利用断裂力学准则计算水工压力隧洞衬砌裂缝的宽度,并结合工程实例验证了该方法的可行性。 展开更多

关键词 混凝土衬砌 裂缝宽度 断裂力学 水工压力隧洞

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非均质围岩压力隧洞混凝土衬砌的初裂间距 被引量：2

14

作者 彭守拙 钟建文 《工程力学》 EI CSCD 北大核心 2013年第1期205-214,共10页

非均质围岩中,水工压力隧洞混凝土衬砌间距不等,裂缝位置未知。建议一个能够确定初裂裂缝位置的数值计算方法,并利用现场试验结果验证了其可行性。阐明了典型地质条件对衬砌最大应力位置,即第一条裂缝位置的影响。通过大量计算,分析了... 非均质围岩中,水工压力隧洞混凝土衬砌间距不等,裂缝位置未知。建议一个能够确定初裂裂缝位置的数值计算方法,并利用现场试验结果验证了其可行性。阐明了典型地质条件对衬砌最大应力位置,即第一条裂缝位置的影响。通过大量计算,分析了混凝土开裂所引起的释放应力的特性,从而得出压力隧洞混凝土衬砌有关初裂间距的某些概念:相同围岩条件下,大直径压力隧洞混凝土衬砌的初裂裂缝条数少于小直径隧洞;洞径相同条件下,非均质围岩中混凝土衬砌的初裂裂缝条数少于均质围岩隧洞;各计算情况下,混凝土的初裂裂缝条数为1条4条,裂缝条数较少的主要原因是开裂时,围岩对衬砌的平均切向抗力较小(约为0.05MPa)和应力松弛范围较大,约90°。 展开更多

关键词 地下工程 围岩 水工压力隧洞 混凝土衬砌 初裂裂缝间距 释放应力

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双剪强度理论在水工压力隧洞弹塑性应力分析中的应用 被引量：1

15

作者 宋俐 刘云贺 《西安理工大学学报》 CAS 1998年第4期394-397,共4页

水工压力隧洞的弹塑性分析，工程上一直采用Ｍｏｈｒ－Ｃｏｕｌｏｍｂ强度准则进行求解。但由于该理论和试验结果常常不符，故产生误差。本文应用俞茂宏教授提出的双剪强度理论对水工压力隧洞进行弹塑性分析，解决了上述问题。

关键词 水工压力隧洞 弹塑性分析 双剪强度理论

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水工压力隧洞衬砌裂缝计算及抗裂设计 被引量：1

16

作者 蔡勇平 曾黎明 +1 位作者 蔡勇斌 蔡晓鸿 《江西水利科技》 2012年第2期78-81,共4页

给出了有防渗要求的水工压力隧洞衬砌环向应力与纵向应力计算式,分析了隧洞衬砌产生纵向裂缝与环向裂缝的原因,提出了相应抗裂设计原则与伸缩缝间距计算式.

关键词 水工压力隧洞 衬砌 裂缝 抗裂设计

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水工压力隧洞有限元模型简化算法

17

作者 丛培江 郭航忠 +1 位作者 于鹏 张燕 《长江科学院院报》 CSCD 北大核心 2006年第6期84-87,共4页

水工压力隧洞结构复杂,进行有限元分析时其前后处理及计算的工作量巨大,因此寻求一种有效的简化算法尤为重要。水工压力隧洞在受内水压力作用时,衬砌将压力部分传递给围岩,同时受到围岩的被动抗力。在进行有限元分析时,主要关注的是压... 水工压力隧洞结构复杂,进行有限元分析时其前后处理及计算的工作量巨大,因此寻求一种有效的简化算法尤为重要。水工压力隧洞在受内水压力作用时,衬砌将压力部分传递给围岩,同时受到围岩的被动抗力。在进行有限元分析时,主要关注的是压力隧洞衬砌及其外围一定范围内围岩的应力和变形情况。对于均质连续岩体,通过模拟围岩抗力,可以仅取衬砌及其附近围岩作为分析对象,将水工压力隧洞应力分析转化为受内、外压的厚壁圆筒。从而仅对厚壁圆筒划分有限元网格,大大减少了前后处理和计算的工作量。 展开更多

关键词 水工压力隧洞 有限元 围岩抗力 简化算法

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圆形压力隧洞围岩抗力系数的计算公式

18

作者 蔡晓鸿 《南昌工程学院学报》 CAS 1989年第Z1期48-58,共11页

本文采用岩石力学中应用最广泛的莫尔——库仑屈服条件,分别就隧洞施工期与运行期的不同受力状态,建立与之相应的孔口弹塑性应力分析微分方程,得出了各类应力状态下图形压力隧洞围岩抗力系数K的解析表达式。所获结果,可供工程技术人员... 本文采用岩石力学中应用最广泛的莫尔——库仑屈服条件,分别就隧洞施工期与运行期的不同受力状态,建立与之相应的孔口弹塑性应力分析微分方程,得出了各类应力状态下图形压力隧洞围岩抗力系数K的解析表达式。所获结果,可供工程技术人员设计水工压力隧洞参考。 展开更多

关键词 抗力系数 水工压力隧洞 围岩 塑性区 计算公式 运行期 初始地应力 外半径 定解条件 衬砌

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中小型水工压力隧洞衬砌结构设计初探 被引量：4

19

作者 蔡芳芳 窦媛 《科技风》 2009年第13期92-,共1页

以某中小型水工压力隧洞工程为例,采用结构力学方法进行隧洞衬砌结构设计,并根据工程实际要求,通过对比分析计算结果,对隧洞断面及衬砌结构进行优化,为今后的设计提供参考。

关键词 水工压力隧洞 衬砌结构 优化设计

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