高外水压力作用下输水隧洞衬砌设计研究

摘要

随着我国水资源的开发利用，许多大规模水电站纷纷涌现，大部分水电站集中在西南地区长江干流及支流澜沧江、南盘江等流域。西部地区地势严峻，山高谷深，为水能资源开发造成了一定基础，有着最强烈的地壳活动和高地应力场；作为水工建筑物的重要组成部分，水工隧洞的建设发展越来越迅猛，规模越来越大，本文就是这样一个背景下，做了一些研究工作：
　　（1）本文介绍了围岩开挖过程的力学特性、衬砌设计的研究现状及基本理论、基于 ABAQUS的衬砌结构数值分析。详细论述了在高外水压力作用下，高压隧洞衬砌形式的选择，围岩稳定的数值分析，衬砌的基本模型、围岩的本构模型、混凝土的模型、衬砌和围岩的相互作用模拟、外水压力施加方法的论述，并将这些分析过程应用abaqus软件得以实现。
　　（2）对某工程的基本地质资料进行整合，揭露了该工程在地质方面存在的一些问题，并根据该地质条件对该工程围岩进行分类，针对两类不同围岩形式选择不同的衬砌断面形式。
　　（3）结合工程实例，以ABAQUS软件为计算核心，对该工程隧洞的施工，检修等不同工况进行有限元分析，分析了衬砌围岩应力应变变化；针对外水压力较大的情况，选择三种不同模型模拟衬砌与围岩之间的相互连接，最终得出采用弹簧简化模型对衬砌厚度和配筋进行设计研究，通过以上的分析得出一些有益的结论，为完善高外水压力条件下的衬砌设计提供了参考。

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1 绪论

1.1 选题背景及研究意义

1.2 国内外隧洞建设现状

1.3隧洞支护设计

1.4 主要研究内容

2衬砌设计基本理论

2.1围岩开挖过程中的力学性态

2.2现代支护理论

2.3衬砌基本形式

2.4计算理论

2.5 本章小结

3基于ABAQUS的衬砌数值模拟分析

3.1ABAQUS有限元软件介绍

3.2计算基本理论

3.3衬砌与围岩联合作用的模拟

3.4开挖机理及实现

3.5衬砌荷载分布

3.6本章小结

4工程地质与衬砌形式

4.1输水隧洞工程地质条件工程实例

4.2工程围岩分类

4.3隧洞断面形式选择

4.4本章小结

5工程衬砌计算有限元模拟

5.1工程参数选择

5.2衬砌配筋计算方法

5.3衬砌有限元计算分析

5.4 结论

6结论与展望

6.1总结

6.2展望

参考文献

致谢

附录