压力隧洞

摘要： 岩石拉压弹性常数并不相同。基于拉压不同模量理论,考虑衬砌和围岩模量差异性,推导了压力隧洞的应力、位移新解及围岩弹性抗力表达式,并分析了模量差异对压力隧洞力学行为的影响。结果表明,新解可退化为经典解答;径向应力新解大于经典解,而切向应力则反之,位移经典解小于新解;围岩弹性抗力系数随压拉模量比增大呈抛物线变化。衬砌和围岩模量差异性对压力隧洞应力和位移均会产生影响,若采用经典解答进行设计会引起一定误差。

摘要： 压力隧洞衬砌形式的应用高度依赖于地质和水力条件.衬砌有两种类型,即混凝土衬砌和钢衬砌,但钢衬砌是最昂贵的形式之一.为了减少隧洞中的钢衬砌长度,采用能防止围岩渗水的混凝土衬砌是较好的选择.本文重点研究了基于混凝土衬砌临界配筋率的压力隧洞衬砌水损失限制问题.为了评价内水压力对混凝土衬砌和围岩渗透系数变化的影响,在孔隙流体-应力耦合分析的基础上,利用ABAQUS有限元软件对钢筋混凝土衬砌进行了模拟.结果表明,尽管临界配筋率在控制渗流和水损失方面起着重要作用,但仅仅依赖于临界配筋率是不够的,还应考虑混凝土衬砌中钢筋的合理布置.

摘要： 对于承受内水压力的钢筋混凝土隧洞,当隧洞钢筋混凝土破损、开裂、伸缩缝失效时,若处理不当,内水外渗,易引起隧洞结构破坏,围岩失稳.对燕霄隧洞采用钢衬和灌浆相结合的方式进行加固,有效提高隧洞承受内水压力的能力,满足隧洞结构安全和防渗要求.

摘要： WQ水电站是以防洪、灌溉、发电为主的水利工程.为了给新建发电厂房供水,最大限度发挥已建深孔泄洪洞的作用,需将深孔泄洪洞改建为引水发电洞.笔者结合原设计方案,对改建后的深孔泄洪洞进行水工模型试验,验证在不同运行工况下深孔泄洪洞的泄流能力,分析其对大坝防洪安全的影响,讨论了洞内流态的变化以及工作闸门在高水头作用下的运行方式是否会导致洞内出现负压等.通过模型试验可知,改建对深孔泄洪洞泄洪能力无明显影响,且洞内流态良好,洞身无负压出现.改建后的深孔泄洪洞满足工程实际运行需求,可为相关改建项目提供参考.

摘要： 压力隧洞衬砌水力开裂的随机性威胁深埋压力隧洞的安全运行.为准确模拟内水压作用下压力隧洞衬砌的随机水力劈裂过程,将混凝土衬砌视为两相介质,借助商业软件ABAQUS与MATLAB,结合用户材料子程序二次开发,基于黏结单元力学参数的随机赋值理论,建立压力隧洞衬砌内水外渗下的随机水力劈裂模型.首先,借助ABAQUS用户材料子程序二次开发,改进传统孔压黏结单元本构关系;利用改进的孔压黏结单元模拟衬砌中的初始缺陷等弱相,采用Weibull分布描述弱相力学参数的随机性;利用实体孔压单元模拟衬砌强相,强相材料参数取混凝土力学参数均值;内水压力按体力施加,建立压力隧洞衬砌渗流-应力-劈裂耦合分析模型;利用MAT-LAB对模型前处理与后处理.以某大型物理模型试验为例,采用本文模型进行压力隧洞衬砌的水力劈裂全过程模拟.结果表明:压力隧洞衬砌在高内水压下,不可避免发生开裂,出现内水外渗;衬砌裂缝分布稀疏,具有一定随机性;衬砌开裂部位钢筋应力先增长后回缩,与内水压力关系密切,内水外渗改善衬砌受力状况;提出的模型较好地模拟了压力隧洞衬砌在内水压作用下的随机水力劈裂特征、裂缝分布,且钢筋应力计算结果与模型试验实测结果吻合较好,为压力隧洞衬砌水力劈裂分析提供了一种可靠的方法.

摘要： 近期排涝工程设计出现泵站与长距离隧洞构成的组合设计.隧洞出口建站,泵站建基面高程需降低一个隧洞水头损失值,而隧洞进口建站,不受隧洞水头损失影响,具有泵站土建工程投资省的优势,且更有利于泵站扬程与隧洞洞径间的优化,使工程组合费效比最低.当年运行时间短的排涝泵站与长距离隧洞工程组合时,这种优势更为显著.

摘要： [目的]针对目前水工压力隧洞配筋设计中公式法、边值法和一般有限元法计算结果差异较大,使工程设计人员难以决断的问题,建立更符合压力隧洞实际工作性态的配筋计算方法.[方法]在剖析现有计算方法基本假定的基础上,建立了一套数值模拟方法,即采用katona裂缝单元模拟衬砌中的裂缝,通过特殊的钢筋及跨缝筋单元模拟钢筋与混凝土相互作用及跨缝处作用机制,推求较为真实的衬砌应力、钢筋应力及裂缝宽度,然后根据设计条件确定配筋方案.[结果]采用建立的数值分析方法,对金沙江鲁地拉水电站压力引水隧洞进行对比计算分析,结果显示,当内水压力水头为1.3 MPa(130 m)、围岩为Ⅳ类时,采用建议方法得到的配筋方案为5Φ25(4 900mm2),介于边值法20Φ30(28 260mm2)和公式法3Φ16(1 200mm2)之间.[结论]利用所建立的计算方法得到的配筋结果与实际较为吻合,能够帮助设计人员合理确定水工压力隧洞配筋方案.

摘要： The pre-stressed tunnel lining with un-bonded annular anchors is a new lining form used in pressure hydraulic tunnel. Due to the complexity of the structural system,its internal stress state is extremely complicated and varies greatly under different conditions. In order to understand the stress state of the lining system during construction and operation, and to grasp the safety status of the lining in time in construction and operation periods, the stress states of the un-bonded annular anchors lining of sediment discharge tunnel of Xiaolangdi Hydropower Station during the stress tension period and the operation period were analyzed. A numerical model was established by combining the equivalent load method and solid modeling method,and the calculated stress state was compared with the in-situ measured one. Based on this, the stress states of pre-stressed concrete lining under different conditions were revealed. The analysis results show that the pre-stressed annular anchors of Xiaolangdi Dam sediment discharge tunnel is in a safe state during the tension period and the operation period,which are of important refer-ence significance for the design and construction of pre-stressed concrete lining with un-bonded annular anchors.%无粘结环锚预应力混凝土衬砌是有压水工隧洞采用的一种新型衬砌型式,由于衬砌结构组成体系复杂,导致其内部应力状态分布极为复杂,且在不同工况下受力会发生显著变化.为了解该结构在施工期和运行期的受力状态,并及时掌握衬砌安全状况,对小浪底排沙洞环锚预应力衬砌张拉期和运行期的应力状态进行了研究.采用等效荷载法和实体建模法相结合的方法建立数值模型,通过对应力状态计算和应力状态现场实测值进行对比,明确了不同工况下预应力衬砌受力状态.研究结果表明,小浪底排沙洞环锚衬砌在张拉期和运行期预应力状态都处于安全范围.研究结果对无粘结环锚预应力混凝土衬砌的设计、施工具有重要参考意义.

摘要： 概括介绍了预应力技术在国内外压力隧洞衬砌中的应用状况,通过总结分析以往的工程实践经验,提出了新型预应力混凝土衬砌压力隧洞技术,复合预应力混凝土衬砌压力隧洞技术和压力隧洞的内衬钢板补强防渗结构三种预应力在压力隧洞应用的新技术.这三种技术已授予专利权,专利号分别为:ZL201320372074.9,ZL201420264588.7,ZL201420345738.7.

摘要： 水工压力隧洞在发生严重渗漏事故时,可采取的处理措施一般有补充固结灌浆、增设或修补钢筋混凝土衬砌、增设钢衬等,但由于渗漏洞段围岩渗透性强、原衬砌缺陷众多、缺陷处理可靠性和及时性要求高等因素,内套钢衬具有十分突出的优势.本文分析了隧洞渗漏处理的特点和内套钢衬的优点,结合工程实例阐述了内套钢衬设计的要点.内套钢衬设计应综合考虑地形地质条件、渗漏事故表现、缺陷分布分类、工程运行要求、相邻建筑物布置、结构受力、施工方法、施工进度等多方面因素，重点确定内套钢衬范围、钢衬内径、钢衬壁厚及抗外压措施、钢衬焊接设计、管外回填及灌浆设计。内套钢衬是水工压力隧洞严重渗漏处理时的一种最有效措施，其具有安全可靠、技术成熟、施工快捷等优势;在围岩透水性强、原衬砌缺陷多，补充固结灌浆和原衬砌修补困难或效果难以掌控的情况下，宜优先采用。

摘要： 在现有压力隧洞预应力混凝土衬砌技术的基础上,提出了基于圆环形扁千斤顶技术的新型预应力混凝土衬砌隧洞新概念.实现这个设想的关键设备是圆环形扁千斤顶,是一个用薄钢板制成的中空圆形压力囊,能利用液压通过有限的径向位移对隧洞混凝土衬砌层外部施加均布压应力.室内模拟试验证明,采用薄钢板制作的圆环形扁千斤顶可以通过灌浆或注水对衬砌结构施加预应力,衬砌结构环向预压应力与注水压力呈线性关系,与理论结果一致.

摘要： 在现有压力隧洞预应力混凝土衬砌技术的基础上,提出了基于圆环形扁千斤项技术的新型预应力混凝土衬砌隧洞新概念.实现这个设想的关键设备是圆环形扁千斤顶,是一个用薄钢板制成的中空圆形压力囊,通过灌浆压力使隧洞混凝土衬砌层产生有限的径向位移,从而对衬砌结构施加预应力.该技术可充分利用围岩约束作用,取消预应力钢材,简化施工工艺,改善预应力衬砌受力特点等优点.室内模拟试验证明,采用薄钢板制作的圆环形扁千斤顶可以对衬砌结构施加预应力,可以进一步推广应用.

摘要： 所谓圆环形扁千斤顶衬砌压力隧洞技术,其理论根据是厚壁圆筒承受内外水压力时,采用外加预应力法,在围岩和衬砌混凝土之间安装一种圆环形扁千斤顶设备——用薄钢板制成的中空圆环形压力囊,利用水或水泥浆通过有限的径向位移对隧洞衬砌混凝土层外部,根据需要人为地施加某一数值与分布的均布压应力,用以部分或全部抵消内水压力所产生的拉应力,这是一种非常经济合理的选择.其优点是不仅省去预应力筋,而且施工简便.利用三维有限元的方法,分析在隧洞衬砌混凝土外层间隔施加预应力时,衬砌混凝土中应力的变化.计算结果表明,该方法是可行的,效果十分明显,可应用于工程上.

摘要： 外水压力是隧洞外压设计的控制性因素,外水压力最大值决定了衬砌结构设计及安全运行.深埋的水工输水隧洞,衬砌外壁往往承受较大的外水压力,特别是隧洞放空检修时,外水压力将达到极大值.结合某工程对隧洞放空检修时衬砌外压平压机理进行分析研究,得出衬砌综合外压极大值,并论证衬砌排水措施对降低衬砌综合外压极大值的重要性.

摘要： 提出一种复合预应力混凝土衬砌防渗方案,该方案在原衬砌混凝土上,二次浇注一高性能纤维混凝土薄层.在新老混凝土中间设置薄钢板,通过在老混凝土表面开槽等手段,在老混凝土与防渗层之间形成一密闭中空的环形空间,利用水泥浆通过有限的径向位移对新浇注的薄层混凝土,根据需要人为地施加某一数值与分布的均布压应力,使二次衬砌混凝土层具有一定数值的环向预压应力,以分担部分的内水压力,而使该方案具有预应力混凝土补强加固效果及复合防渗功能.其优点是不仅省去预应力筋,达到防渗加固效果,而且施工简便,损失过水断面较小.

摘要： 近年来，随着西部高山峡谷地区高水头大容量水电站以及东南沿海等经济发达地区抽水蓄能电站的快速发展，长距离、大洞径、大埋深、高水头的压力隧洞相继出现，这些压力隧洞在高水头作用下往往面临内水外渗、水力劈裂等问题，高渗压条件下裂隙岩体的渗透特性是高水头压力隧洞近场渗流场分析与工程防渗设计的重要参数,一般通过现场高压压水试验获得.结合高压压水试验流量与压力曲线的分段特征,本文基于非线性流Forchheimer方程推导了现场高压压水试验解析模型,从而较好地考虑岩体在高渗透压力下的渗流非线性特征以及水力劈裂过程中渗透特性的演化规律.通过对某抽水蓄能电站高压岔管区钻孔高压压水试验成果的分析表明:钻孔内所有试验段均呈现出较为显著的非线性流特征,采用非线性理论进行岩体渗透特性与渗流规律的研究具有重要实践意义;部分试验段发生了水力劈裂,劈裂后岩体的渗透性随注水压力的增大急剧增强,其中渗透系数k可达到劈裂前的1.3～46.3倍,非线性参数b相应地减小为劈裂前的0.02～0.92倍.

摘要： 针对水工钢筋混凝土结构配筋设计,从设计原理与基础、设计假定、计算方法、材料指标等方面,对中国《水工混凝土结构设计规范》(DL/T5057-2009)和美国EM1110-2-2104水工钢筋混凝土结构强度设计规范进行了对比分析研究.结果表明,美国规范对于承载力安全储备直接反映在强度折减系数Φ值上,对脆性破坏类型的构件可以通过降低Φ值来提高承载力储备;而中国规范对于延性和脆性不同破坏类型的构件则采用统一的结构系数和材料性能分项系数,不能直观反映构件的整体受力性能和承载力储备.此外,鉴于中美规范在荷载和荷载组合、折减系数、材料强度指标、计算方法、构造措施等方面存在着较大的差异,在采用两国规范进行设计分析时要注意各自参数的配套选用,不能混淆.

摘要： 针对水工钢筋混凝土结构配筋设计,从设计原理与基础、设计假定、计算方法、材料指标等方面,对中国《水工混凝土结构设计规范》(DL/T5057-2009)和美国EM1110-2-2104水工钢筋混凝土结构强度设计规范进行了对比分析研究.结果表明,美国规范对于承载力安全储备直接反映在强度折减系数Φ值上,对脆性破坏类型的构件可以通过降低Φ值来提高承载力储备;而中国规范对于延性和脆性不同破坏类型的构件则采用统一的结构系数和材料性能分项系数,不能直观反映构件的整体受力性能和承载力储备.此外,鉴于中美规范在荷载和荷载组合、折减系数、材料强度指标、计算方法、构造措施等方面存在着较大的差异,在采用两国规范进行设计分析时要注意各自参数的配套选用,不能混淆.

摘要： 本申请涉及一种陡坡地段狭长隧洞压力钢管运输系统及施工方法，其系统包括包括卷扬机、运输板车和轨道组件；所述卷扬机用于牵引所述运输板车；所述运输板车用于盛装压力钢管；所述轨道组件用于将所述运输板车移动至隧洞内；所述运输板车包括车体，所述车体的下表面设有若干第一移动轮，所述车体上表面的一侧固定设置有限位板，所述限位板垂直于所述车体上表面；所述车体的外周面上焊接有用于与所述卷扬机的牵引绳连接的挂钩。使用运输板车将压力钢管从陡坡顶端运输至隧洞洞口处，无需在陡坡上建造水平段，搭设塔吊。本申请具有有助于提高压力钢管的施工效率的效果。

摘要： 本发明提供了一种基于缩尺改性压力拱的防岩爆隧洞开挖支护方法。所述方法可包括：在隧洞开挖掌子后，监测岩爆的危险性，若监测到危险性大，则在隧洞掘进方向的前岩体上形成复合拱，否则正常掘进；在形成复合拱之后，继续进行正常掘进，并对新形成的隧洞岩壁进行初次支护；其中，隧洞掘进方向的前岩体上形成复合拱包括：沿前岩体的周向进行预裂爆破，以爆出丰富的裂隙网络；向岩体裂隙中注入黏性加强材料。与现有技术相比，本发明的有益效果可包括：可操作性强，适应性较好，适合不同级别岩爆灾害的防治工作；够降低围岩体的应力水平，降低产生岩爆的弹性势能的大小；通过复合拱岩体的变形摩擦与粘滞流变来吸收可能产生岩爆的能量。

摘要： 本发明公开了一种隧洞管片外水渗透压力的监测装置及所述装置的安装方法,本发明通过在管片混凝土浇筑前在钢筋笼上设置预埋套管，预埋套管有两个开口，一个开口在管片内侧，另一个开口在管片外侧，预埋套管内壁有螺纹，将土工布包裹的渗压计设置在空心尖头螺杆内部前端，空心尖头螺杆外壁设有螺纹，空心尖头螺杆外壁的螺纹与预埋套管内壁的螺纹配套使用，空心尖头螺杆连接螺杆推进器，通过推进器推动空心尖头螺杆沿着预埋套管内侧从管片内侧向管片外侧移动至空心尖头螺杆前端穿过管片外侧初凝的浆液，空心尖头螺杆上设置有进水孔，渗压计线缆连接二次仪表读取管片外水渗透压力值。

摘要： 本实用新型提供了隧洞压力钢管竖井内壁检查装置，它包括设置在竖井段正上方的卷扬机，卷扬机的缆绳绕过定滑轮，定滑轮转动支撑在定滑轮架的顶部，缆绳穿过竖直钢管，竖直钢管固定在上游弯管的外壁上并与上游弯管的内部相连通；缆绳的端头伸入到钢管竖井的内部，在缆绳的端头部位连接有检查笼结构；检查笼结构的其中一个外壁上安装有固定脚轮和万向轮，检查笼结构的四个外侧壁上分别通过斜撑杆收纳支撑有辅助轮组。此检查装置能够用于压力钢管竖井的内壁检修，通过卷扬机对检查笼进行提升，实现其在竖井内部的升降，进而搭载检查人员采用目视、拍照或录像的形式对钢管竖井内壁进行检查。

摘要： 本实用新型公开了一种隧洞管片外水压力监测装置,本实用新型通过在管片混凝土浇筑前在钢筋笼上设置预埋套管，预埋套管有两个开口，一个开口在管片内侧，另一个开口在管片外侧，预埋套管内壁有螺纹，将土工布包裹的渗压计设置在空心尖头螺杆内部前端，空心尖头螺杆外壁设有螺纹，空心尖头螺杆外壁的螺纹与预埋套管内壁的螺纹配套使用，空心尖头螺杆连接螺杆推进器，通过推进器推动空心尖头螺杆沿着预埋套管内侧从管片内侧向管片外侧移动至空心尖头螺杆前端穿过管片外侧初凝的浆液，空心尖头螺杆上设置有进水孔，渗压计线缆连接二次仪表读取管片外水渗透压力值。

摘要： 本实用新型公开了台车技术领域的一种引水隧洞压力钢管焊接使用台车，包括移动组件和平台组件，所述移动组件包括底板，所述底板的底部活动安装有两组滚轮，所述滚轮上固定连接有蜗轮。本实用新型在底板的底部活动连接有两组滚轮，滚轮的中部连接有蜗轮，直径较小的蜗轮避免与行走地基接触，在底板的电机带动蜗杆转动，蜗杆带动蜗轮进行驱动，蜗轮与蜗杆动力传动力矩较大，同时在蜗杆不转动时对蜗轮进行限定，避免蜗轮的随意转动，通过滚轮与基面的摩擦力进行驻停，底板的两侧通过固定板卡接安装有固定柱，固定柱的上端圆形盘便于垂直下压，让固定柱的尖锐端卡入基面进行两侧固定，保证装置整体的放置稳定，便于后续的焊接作业。

摘要： 本实用新型公开一种模拟隧洞衬砌内水压力的试验装置，包括水压加载装置，还包括内支撑装置，所述内支撑装置套设在衬砌内，内支撑装置与衬砌之间围成密封的内水压空腔，内水压空腔设置有进水管和排气管，进水管与水压加载装置连通。本实用新型试验装置通过内支撑装置和隧洞衬砌形成密闭空腔，对空腔直接充水加压，保证隧洞衬砌受到均匀稳定的水压力，可直接检测隧洞衬砌混凝土的施工质量，同时也可以检测节段间止水效果，为隧洞衬砌的设计和施工提供可靠的试验数据，本实用新型结合施工现场情况，所用材料和设备与现场施工所用材料和设备基本相同，调度方便，操作简单，具有良好的经济效益。

摘要： 本发明公开了一种高水头钢筋混凝土衬砌压力隧洞充水过程分析方法，该方法基于非连续介质力学的离散元方法实现，利用三维离散元无厚度接触面单元模型模拟高压水流作用下衬砌开裂及衬砌与围岩分离力学行为，利用三维离散元孔隙‑裂隙双重介质渗流应力耦合模型模拟充水过程中压力隧洞水力耦合行为，通过逐级充水加压实现对压力隧洞整个充水过程的模拟。与现有方法相比，本发明不仅可以准确地三维模拟钢筋混凝土衬砌压力隧洞充水过程，而且计算效率高、稳定性好，解决了高水头钢筋混凝土压力隧洞充水过程三维模拟分析的难题。本发明提高了压力隧洞充水过程模拟结果的准确性及模拟效率，为高水头钢筋混凝土衬砌压力隧洞衬砌结构优化设计提供技术支持。

摘要： 本发明公开了一种含预制裂缝钢筋砼衬砌压力隧洞充排水试验装置及方法。试验装置由圆柱形筒体、含有预制裂缝的钢筋混凝土衬砌、围岩、土工布、前法兰盘、后法兰盘和监测仪器构成。紧挨圆柱形筒体的内壁为围岩，围岩的内侧为含有预制裂缝的钢筋混凝土衬砌；前、后法兰盘固定在圆柱形筒体的两端。利用试验装置对压力隧洞进行充排水试验，观测预制裂缝宽度的变化，以及压力隧洞的运行状态。与现有试验装置和方法相比，本发明可以准确捕捉到钢筋混凝土衬砌压力隧洞在充排水运行过程中内水外渗演化、衬砌结构受力、衬砌裂缝宽度变化以及衬砌与围岩接触状态的动态演化特征，反映出钢筋混凝土衬砌压力隧洞真实的运行工作性状和机制。

摘要： 本实用新型涉及一种适用于压力隧洞的调压室结构。适用于压力隧洞施工技术领域。本实用新型所采用的技术方案是：一种适用于压力隧洞的调压室结构，其特征在于：具有沿竖直方向布置在压力隧洞上方的调压室主体，所述调压室主体与压力隧洞之间成空间交错布置，调压室主体底部通过连接管与压力隧洞底部侧壁连接。