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水工隧洞钢筋混凝土衬砌外水压力取值方法研究 被引量:25
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作者 周亚峰 苏凯 伍鹤皋 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第S2期198-203,210,共7页
外水压力是隧洞衬砌承受的主要荷载之一,也是控制其建设与运行或检修过程中衬砌结构安全的关键因素。目前外水压力的取值仍然以经验公式为主,存在很大的局限性和不准确性。首先分析对比了衬砌外水压力的折减系数法、理论解析方法和数值... 外水压力是隧洞衬砌承受的主要荷载之一,也是控制其建设与运行或检修过程中衬砌结构安全的关键因素。目前外水压力的取值仍然以经验公式为主,存在很大的局限性和不准确性。首先分析对比了衬砌外水压力的折减系数法、理论解析方法和数值分析方法几种取值方法,然后进行了不同渗透环境和衬砌支护条件下的衬砌外水压力计算。结果表明,随着围岩渗透性和衬砌厚度的增大,衬砌外表面的水压力越大;对于渗流数值计算,模型范围应取距离隧洞中心不小于30倍洞径;考虑渗流场的时间效应,开挖完成10d后隧洞的渗流场趋于稳定,衬砌支护20d后衬砌外侧水压力分布趋于稳定。 展开更多
关键词 水工隧洞 衬砌 外水压力 折减系数 渗流
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锦屏二级水电站深埋隧洞外水压力研究 被引量:20
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作者 任旭华 王美芹 +1 位作者 王树洪 刘丽 《水文地质工程地质》 CAS CSCD 2004年第3期85-88,95,共5页
对于富水区深埋隧洞来说,外水压力是一项重要荷载,是隧洞设计及施工中需重点研究的问题,国内外已有众多学者对此展开研究,但对高外水作用下的隧洞围岩稳定及支护结构设计依然是个难题。本文采用考虑降雨入渗渗流场分析的有限单元方法,... 对于富水区深埋隧洞来说,外水压力是一项重要荷载,是隧洞设计及施工中需重点研究的问题,国内外已有众多学者对此展开研究,但对高外水作用下的隧洞围岩稳定及支护结构设计依然是个难题。本文采用考虑降雨入渗渗流场分析的有限单元方法,对锦屏二级水电站深埋引水隧洞的外水压力进行了研究,提出富水区深埋隧洞渗流控制"以堵为主,堵排结合"。通过对围岩高压固结灌浆,封堵地下水,利用灌浆圈围岩和隧洞衬砌支护联合承载。 展开更多
关键词 深埋隧洞 外水压力 渗流控制
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穿越城区组合衬砌隧洞外水内渗问题研究 被引量:7
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作者 王汉辉 陶军 +1 位作者 张存慧 苏凯 《水力发电学报》 CSCD 北大核心 2023年第9期125-134,共10页
近年来我国兴建的穿越城区引水隧洞工程中采用了一种新型组合衬砌结构,由外层管片、内层不透水钢管和两者之间的回填混凝土、排水板组成。运行期内水压力经回填混凝土向外传递,外层管片朝外变形,管片间接缝会张开,进而引发外水内渗问题... 近年来我国兴建的穿越城区引水隧洞工程中采用了一种新型组合衬砌结构,由外层管片、内层不透水钢管和两者之间的回填混凝土、排水板组成。运行期内水压力经回填混凝土向外传递,外层管片朝外变形,管片间接缝会张开,进而引发外水内渗问题。结合深圳市罗田水库-铁岗水库输水隧洞工程,建立某典型洞段渗流分析的三维有限元计算模型,分析了多种外部条件下衬砌的外水内渗流量和外水压力。分析表明:完建期管片渗透系数每减小一个量级,隧洞渗流量降低约90%,回填混凝土使隧洞渗流量降低30%~40%,注浆圈对隧洞渗流量影响较小。运行期接缝为主要渗漏通道,占总渗流量的90%以上,此时注浆圈可以明显降低隧洞渗流量。隧洞渗流量的峰值出现在运行期,应作为隧洞外水内渗流量的控制条件。隧洞外水压力取值应以自密实混凝土回填后的完建期最大。 展开更多
关键词 穿越城区输水隧洞 组合衬砌 外水内渗 注浆圈 渗流量 外水压力
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复杂岩溶地区引水隧洞衬砌外水压力研究 被引量:11
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作者 肖欣宏 王静 +2 位作者 谢小帅 陈华松 周家文 《水利水运工程学报》 CSCD 北大核心 2018年第5期82-88,共7页
衬砌外水压力的合理计算是岩溶地区引水隧洞设计关注的重点,对结构设计参数选取及运行安全影响重大。针对滇中引水工程大理Ⅱ段引水隧洞,采用ABAQUS数值模拟的方法对不同衬砌及注浆圈参数下隧洞衬砌外水压力及渗流场变化规律进行研究分... 衬砌外水压力的合理计算是岩溶地区引水隧洞设计关注的重点,对结构设计参数选取及运行安全影响重大。针对滇中引水工程大理Ⅱ段引水隧洞,采用ABAQUS数值模拟的方法对不同衬砌及注浆圈参数下隧洞衬砌外水压力及渗流场变化规律进行研究分析,以确定合适的设计参数。研究结果表明:衬砌全封堵时外水压力基本可认为等效于该点处的静水压力,一般不能考虑水头折减;增大衬砌渗透系数是降低衬砌外水压力极为有效的措施,但同时对渗流场产生较大影响;减小注浆圈渗透系数或增大其厚度在降低衬砌外水压力的同时可有效减小渗流场扰动,极大缓解排水减压和环境保护之间的矛盾。通过分析不同因素对衬砌外水压力的影响,所得结果可为复杂岩溶地区隧洞工程防排水系统设计提供参考。 展开更多
关键词 水利工程 引水隧洞 外水压力 渗流场 岩溶地区 注浆圈参数
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考虑水-力耦合时交通隧道非线性解析 被引量:8
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作者 邹金锋 《工程力学》 EI CSCD 北大核心 2011年第12期105-111,共7页
将具有衬砌的圆形隧道各影响因素简化为轴对称问题。考虑水-力耦合、外水压力作用及Hoek-Brown强度准则,求得交通隧道弹塑性非线性解析解。利用数值方法研究各参数对考虑水-力耦合非线性解的影响,分析结果表明:考虑水-力耦合时,应力场... 将具有衬砌的圆形隧道各影响因素简化为轴对称问题。考虑水-力耦合、外水压力作用及Hoek-Brown强度准则,求得交通隧道弹塑性非线性解析解。利用数值方法研究各参数对考虑水-力耦合非线性解的影响,分析结果表明:考虑水-力耦合时,应力场、位移场和塑性区半径均较不考虑耦合因素时大,因此隧道开挖时应充分考虑水-力耦合作用。实例分析表明:随着mi的增大,应力和塑性区半径均随之增加,塑性区半径与参数mi为非线性递增关系。 展开更多
关键词 水-力耦合 外水压力 HOEK-BROWN强度准则 隧道 渗流
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隧道设计中外水压力取值的探讨 被引量:6
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作者 陈永彰 《东北水利水电》 2004年第3期22-23,共2页
本文对隧道设计中常用的外水压力计算方法进行了探讨,并给出了算例。文章认为,设置排水设施和地层防渗加固是减小衬砌外水压力及维持地下水系平衡的有效措施。
关键词 隧道设计 外水压力 排水设施 防渗 计算方法 地层防渗加固
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某抽水蓄能电站输水发电系统渗流场与渗控措施研究 被引量:3
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作者 林文 徐力群 《三峡大学学报(自然科学版)》 CAS 2022年第3期20-26,共7页
抽水蓄能电站输水发电系统在地下水、复杂地质条件、众多的地下洞室结构及多种渗控措施等因素的共同作用下,常形成复杂渗流场.某抽水蓄能电站厂区探测出24条断层,为研究其输水发电系统设计渗控方案的渗控效果,建立了集主要断层于一体的... 抽水蓄能电站输水发电系统在地下水、复杂地质条件、众多的地下洞室结构及多种渗控措施等因素的共同作用下,常形成复杂渗流场.某抽水蓄能电站厂区探测出24条断层,为研究其输水发电系统设计渗控方案的渗控效果,建立了集主要断层于一体的三维有限元模型,并基于此模型提出了输水发电系统的渗流特性、最大渗透坡降和外水压力分布,分析了断层灌浆处理前后引水系统混凝土衬砌段渗透流量变化情况和地下厂房洞室群各洞室渗透流量.计算结果表明:采用钢筋混凝土衬砌、钢板衬砌、多层排水廊道和排水孔幕相结合的渗控措施具有良好的防渗、降低地下水位和引排渗水效果,可为厂房内部机电设备的安全运行提供保障. 展开更多
关键词 抽水蓄能电站 输水发电系统 渗流场 外水压力 渗透流量 渗控效果
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高地下水位时地下厂房尾水洞渗控措施优选 被引量:4
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作者 张恺 徐力群 《水电能源科学》 北大核心 2018年第8期105-108,共4页
高外水压力作用时主、副厂房区域通常有相对完善的渗控措施控制地下水位,但相对远离降水漏斗中心的尾水洞难以靠主副厂房区域的降水漏斗来大幅降低地下水位,致使尾水洞衬砌承受较大的外水压力。结合某超高土石坝地下厂房工程,通过建立... 高外水压力作用时主、副厂房区域通常有相对完善的渗控措施控制地下水位,但相对远离降水漏斗中心的尾水洞难以靠主副厂房区域的降水漏斗来大幅降低地下水位,致使尾水洞衬砌承受较大的外水压力。结合某超高土石坝地下厂房工程,通过建立包括不同排水措施的地下厂房区域的三维渗流有限元模型,计算分析不同排水措施下远离降水漏斗的尾水洞洞轴线的外水压力分布,对比分析得出增设尾调室斜排水孔后可降低尾水洞处13%的外水压力,仍无法有效降低外水压力。因此,借鉴厂房区域渗控措施,在对比不同高程的排水廊道效果后,得出在#2尾水洞上方增设3条排水廊道(高程分别为2 640、2 670、2 760m)时,外水压力水头值可降低207.3m,即降低76%,效果最好,因而推荐该方案为渗控措施优化方案。 展开更多
关键词 地下厂房 尾水洞 渗流场 外水压力 渗控措施 优化
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山西引黄工程南干线7#隧洞衬砌外水压力研究 被引量:3
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作者 李雪春 陈重华 +1 位作者 陈平 徐昕 《中国水利水电科学研究院学报》 2003年第3期200-206,共7页
本文采用综合修正系数取代规范建议的单一折减系数,用渗流场分析方法确定作用在引黄入晋南干线7#隧洞衬砌上的外水压力。由己知钻孔水位及泉水位反演出各地层的渗透张量及地表入渗强度求得初始渗流场。衬砌外水压力分析中考虑了衬砌混... 本文采用综合修正系数取代规范建议的单一折减系数,用渗流场分析方法确定作用在引黄入晋南干线7#隧洞衬砌上的外水压力。由己知钻孔水位及泉水位反演出各地层的渗透张量及地表入渗强度求得初始渗流场。衬砌外水压力分析中考虑了衬砌混凝土的渗透性以及排水、灌浆等工程措施的影响。根据分析结果,提出了系统排水孔布置的建议,得出了在相应的排水减压措施下衬砌厚度由原设计35cm减至25cm,这一建议已被采用,取得了巨大经济效益。 展开更多
关键词 隧洞 外水压力 有限元分析 渗流场 系统排水 综合修正系数
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三峡永久船闸混凝土边墙极端不利外水压力分析 被引量:3
10
作者 张有天 陈平 窦铁生 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2000年第2期186-192,共7页
三峡永久船闸采用直立岩坡贴壁式薄衬砌边墙,墙后外水压力是边墙稳定的重要荷载。船闸闸室水位变动频繁,当闸室水位突降,由室内渗出的外水即构成作用在边墙上的外水压力。考虑了墙内排水体系的作用,对非恒定渗流问题进行了多工况分... 三峡永久船闸采用直立岩坡贴壁式薄衬砌边墙,墙后外水压力是边墙稳定的重要荷载。船闸闸室水位变动频繁,当闸室水位突降,由室内渗出的外水即构成作用在边墙上的外水压力。考虑了墙内排水体系的作用,对非恒定渗流问题进行了多工况分析,给出极端最大外水压力值。 展开更多
关键词 外水压力 渗流场 排水体系 船闸 混凝土边墙
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某抽水蓄能电站高压岔管区外水压力数值模拟 被引量:3
11
作者 顾正聪 黄勇 陈阳 《人民黄河》 CAS 北大核心 2014年第10期110-113,共4页
水利水电工程引水发电系统建筑物均深埋在地下水位以下,外水压力较大,外水压力值的确定尤为重要。采用渗流数值法来计算某抽水蓄能电站高压岔管区的外水压力,通过实测和计算的渗压值获得了围岩灌浆圈不同岩体的渗透系数值,对电站区引水... 水利水电工程引水发电系统建筑物均深埋在地下水位以下,外水压力较大,外水压力值的确定尤为重要。采用渗流数值法来计算某抽水蓄能电站高压岔管区的外水压力,通过实测和计算的渗压值获得了围岩灌浆圈不同岩体的渗透系数值,对电站区引水系统1充水和引水系统2充水,以及一个引水系统充水、另一个引水系统充水后放空条件下的岔管区的外水压力进行了模拟预测。计算结果表明,岔管区的外水压力与充水水位关系密切,在一水道正常运行、另一水道放空检修时,放空的水道将承受更大的外水压力。 展开更多
关键词 外水压力 渗流数值法 抽水蓄能电站 高压岔管
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隧道堵水限排设计参数变化规律试验研究 被引量:1
12
作者 黄世光 杨艳娜 +2 位作者 范全忠 黄靖宇 余磊 《现代隧道技术》 CSCD 北大核心 2022年第3期201-210,共10页
基于地下水渗流理论,结合既有外水压力折减系数的解析计算方法,优化了限量排放条件下隧道衬砌外水压力折减系数的计算公式;采用大型隧道渗流模型试验系统,对优化公式中的限量排放工况进行模型试验,并讨论隧道排水量、注浆圈渗透系数等... 基于地下水渗流理论,结合既有外水压力折减系数的解析计算方法,优化了限量排放条件下隧道衬砌外水压力折减系数的计算公式;采用大型隧道渗流模型试验系统,对优化公式中的限量排放工况进行模型试验,并讨论隧道排水量、注浆圈渗透系数等综合影响因素下折减系数的变化规律及对隧道限排设计参数的影响,以此对优化前后的公式进行对比分析,验证其正确性。结果表明:(1)在同一注浆圈渗透系数但不同排水量的条件下,折减系数β随隧道排水设计参数的增加而减小;(2)隧道排水设计参数的系数m随着注浆圈的渗透系数的增大而增大;(3)优化后的解析结果能切实反映实际值,且相比优化前具有更广的适用范围。 展开更多
关键词 限量排放 解析优化 外水压力 渗流模型试验
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均匀含水岩体结构中隧道外水压力研究 被引量:1
13
作者 罗声 许模 康小兵 《水力发电》 北大核心 2015年第6期47-51,共5页
隧道建设中高水压问题日益突出,其关键问题就是准确确定外水压力。以均匀含水岩体中开挖隧道为例,对隧址区地下水渗流场、水压力的计算研究可知,毛洞状态下,隧道开挖后,开挖段周边的水压力迅速降低,岩体渗透性控制水压力的减小程度,渗... 隧道建设中高水压问题日益突出,其关键问题就是准确确定外水压力。以均匀含水岩体中开挖隧道为例,对隧址区地下水渗流场、水压力的计算研究可知,毛洞状态下,隧道开挖后,开挖段周边的水压力迅速降低,岩体渗透性控制水压力的减小程度,渗透性越强,水压力减少越大,反之越小;堵排结合状态下,隧道开挖后,衬砌背后的水压力迅速下降,岩体渗透性影响水压力的减小程度,渗透性越强,水压力减小越小,反之越大。在此基础上,验证了隧道外水压力计算公式。 展开更多
关键词 隧道 均匀含水岩体 渗流场 外水压力 渗流模型
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地下水对岩石隧道衬砌作用计算方法的探讨 被引量:1
14
作者 叶亮 丁文其 张清照 《现代隧道技术》 CSCD 北大核心 2021年第S01期326-335,共10页
针对现有地下水对岩石隧道衬砌作用计算方法存在的问题,在外水压力折减法和综合系数法的基础上,提出了综合修正系数的取值计算方法,形成了地下水对岩石隧道衬砌作用的综合修正设计方法。将综合修正公式与有限差分法数值分析在深埋大直... 针对现有地下水对岩石隧道衬砌作用计算方法存在的问题,在外水压力折减法和综合系数法的基础上,提出了综合修正系数的取值计算方法,形成了地下水对岩石隧道衬砌作用的综合修正设计方法。将综合修正公式与有限差分法数值分析在深埋大直径隧道和双孔平行隧道情况下的衬砌外水压力计算值进行对比分析,前者两种方法的计算结果相近,双孔隧道情况下的计算应进一步修正。外水压力修正公式计算简便,结果合理,应推荐采用。 展开更多
关键词 山岭隧道 外水压力 修正系数 渗流分析 荷载计算
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响水电站引水隧洞外水压力值折减系数的问题探讨 被引量:1
15
作者 钱金龙 王冬升 《云南水力发电》 1996年第3期57-59,共3页
本文主要论述了响水电站引水隧洞的工程地质特征及过去对外水压力的基本观点,提出了该隧洞外水压力折减系数的技术指标,为隧洞设计和施工提供理论依据,同时,必然可以节省不少的工程建设资金,产生良好的工程效益.
关键词 外水压力 折减系数 渗透系数 水电站 引水隧洞
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隧道外水压力确定的渗流分析方法及排水方案比较 被引量:27
16
作者 谢兴华 盛金昌 +1 位作者 速宝玉 朱汝雄 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2002年第A02期2375-2378,共4页
隧道外水压力是进行隧道衬砌设计的重要因素。目前,外水压力的确定还是采用根据当地的地下水位折算外水压力的折减系数方法。这是一种粗略的折算方法,并不十分恰当。根据隧道周围岩层的水文、地质条件建立模型,采用三维拟连续介质渗流理... 隧道外水压力是进行隧道衬砌设计的重要因素。目前,外水压力的确定还是采用根据当地的地下水位折算外水压力的折减系数方法。这是一种粗略的折算方法,并不十分恰当。根据隧道周围岩层的水文、地质条件建立模型,采用三维拟连续介质渗流理论,通过数值计算来确定围岩衬砌上的外水压力场。工程实例计算了隧道围岩岩性为均匀的和非均匀的岩层内部的水头场分布,并设计不同的排水方案,通过计算比较了各种排渗方案的排水效果。结果显示,该方法用来确定隧道衬砌外水压力是可行的。 展开更多
关键词 隧道工程 外水压力 三维拟连续介质渗流模型 排水
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高外水压力下隧道工程的渗控措施研究 被引量:10
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作者 张继勋 任旭华 +1 位作者 姜弘道 黄丽伟 《水文地质工程地质》 CAS CSCD 北大核心 2006年第6期62-65,共4页
本文简要叙述了深埋富水地区隧道工程外水压力处理的两种方式,从不同角度分析了两种处理方式的优缺点。根据渗流计算的原理分析了“灌浆封堵”外水压力的作用机理。并结合工程实例,对“以堵为主、堵排结合”渗控措施进行了三维有限元数... 本文简要叙述了深埋富水地区隧道工程外水压力处理的两种方式,从不同角度分析了两种处理方式的优缺点。根据渗流计算的原理分析了“灌浆封堵”外水压力的作用机理。并结合工程实例,对“以堵为主、堵排结合”渗控措施进行了三维有限元数值仿真分析,得出了工程实用的渗控方案,分析结果可为工程设计施工提供参考。 展开更多
关键词 高外水压力 隧道工程 渗控措施
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深埋隧洞高外水压力研究进展 被引量:4
18
作者 黄威 孙云 +3 位作者 张建平 王耘梓 张延杰 徐卫亚 《三峡大学学报(自然科学版)》 CAS 2023年第5期1-11,共11页
随着深埋隧洞工程建设,高外水压力问题日益凸显,已成为工程建设面临的最大挑战,高外水压力作用机理和渗控措施是高外水压力问题中的关键.本文从外水压力理论计算方法、外水压力模型试验、深埋隧洞渗控措施三方面综述了国内外高外水压力... 随着深埋隧洞工程建设,高外水压力问题日益凸显,已成为工程建设面临的最大挑战,高外水压力作用机理和渗控措施是高外水压力问题中的关键.本文从外水压力理论计算方法、外水压力模型试验、深埋隧洞渗控措施三方面综述了国内外高外水压力研究进展.在外水压力理论计算方法方面,研究重点包括折减系数法、解析法和数值法等,旨在探讨深埋隧洞围岩、灌浆圈、衬砌等参数对外水压力的影响.在外水压力物理模型试验方面,基于原型洞室相似和相似材料的试验,主要研究隧洞渗流场分布、外水压力大小以及围岩及衬砌力学与渗流特性等对于隧洞工程安全的影响;在深埋隧洞渗控措施方面,讨论了采用减小灌浆圈渗透性、增大衬砌强度等“堵”的方法,以及施作排水孔、排水洞等“排”的方法.提出了深埋隧洞高外水压力研究拟进一步的研究方向,主要包括:研究工程地质和水文地质结构模型,引入参数场描述水文地质模型,针对深埋隧洞高外水压力研究的岩体分类,揭示不同外水压力条件下深埋隧洞围岩-灌浆圈-衬砌支护结构与外水压力互馈作用及耦合作用机理,构建深埋隧洞现场原位智能化外水压力监测体系,开展深埋隧洞高外水压力风险防控研究,为高外水压力作用下深埋隧洞工程施工及运行提供技术支撑和参考. 展开更多
关键词 高外水压力 深埋隧洞 外水压力折减系数 物理模型试验 渗控措施
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天生桥二级水电站引水隧洞高外水压力形成机制及排水效果渗流场分析 被引量:6
19
作者 潘亨永 何江达 汪泽斌 《红水河》 1998年第1期26-29,共4页
天生桥二级水电站引水隧洞穿过多条岩溶管道。隧洞在施工期多处发生了大涌水。根据暗河的岩溶水文地质条件,分析了高外水压力形成机制;并进行平面渗流场分析,研究设置排水洞后降低外水压力效果。结果表明:设置排水洞后外水压力大大... 天生桥二级水电站引水隧洞穿过多条岩溶管道。隧洞在施工期多处发生了大涌水。根据暗河的岩溶水文地质条件,分析了高外水压力形成机制;并进行平面渗流场分析,研究设置排水洞后降低外水压力效果。结果表明:设置排水洞后外水压力大大降低.目前,排水洞及其支洞已戳住部分暗河水流,排水效果明显。证明设排水洞是降低外水压力的有效措施。 展开更多
关键词 引水隧洞 岩溶涌水 外水压力 渗流分析
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超深埋隧洞防渗排水措施与衬砌外水压力分布规律
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作者 苏凯 杨逢杰 +1 位作者 年夫喜 朱洪泽 《中南大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第6期2222-2235,共14页
高外水压力是制约超深埋水工隧洞建设的关键性难题之一,以排水孔为中心的综合堵排措施是降低外水压力的主要举措。为克服传统排水孔实体单元法整体网格划分难度大和计算效率较低的问题,首先,基于ABAQUS平台开发了两节点排水孔线单元模型... 高外水压力是制约超深埋水工隧洞建设的关键性难题之一,以排水孔为中心的综合堵排措施是降低外水压力的主要举措。为克服传统排水孔实体单元法整体网格划分难度大和计算效率较低的问题,首先,基于ABAQUS平台开发了两节点排水孔线单元模型,并验证其在隧洞工程数值模拟分析中的正确性和有效性;其次,建立了考虑防渗排水措施的围岩-衬砌三维有限元模型,研究多种防渗排水措施下的隧洞渗流场及衬砌外水压力分布规律;最后,探讨了防渗灌浆圈与排水孔设计参数对外水压力分布的影响,提出了防渗灌浆圈与排水孔间隔布置的原则。研究结果表明:所开发的两节点排水孔线单元具有较高的精度,在排水孔数目繁多的模型中具有极高效率;排水孔数目越多、深度越大、排距越小,衬砌外水压力越低;排水孔能够有效降低衬砌的外水压力,而防渗灌浆圈降外压能力有限;在排水孔末端间隔一定厚度围岩后再施作防渗灌浆圈,可更有效发挥两者的降压作用。 展开更多
关键词 水工隧洞 混凝土衬砌 高外水压力 排水孔 防渗灌浆圈
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