引漢濟(jì)渭隧道無筋砼襯砌開裂的極限條件與診斷.pdf

1、隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，水利和極愛通工程中隧道工程得到了快速發(fā)展，并取得了巨大的成就。在Ⅱ類圍巖條件下的水利工程和引水隧洞工程建設(shè)中，為了滿足輸水減糙這一目的，引水隧洞襯砌通常采用無筋混凝土襯砌設(shè)計(jì)，但在施工過程中無筋混凝土襯砌可能會發(fā)生襯砌開裂的問題。因此，在建設(shè)期間引水隧洞襯砌開裂機(jī)制及治理問題是一個(gè)亟待解決的工程問題，開展引水隧洞無筋混凝土襯砌開裂的診斷研究，具有重要的工程意義。
　　本文基于引漢濟(jì)渭引水隧洞2號試驗(yàn)洞開裂病

2、害的調(diào)研，以試驗(yàn)洞開裂條件為診斷研究對象，利用有限元軟件ABAQUS建立相應(yīng)的計(jì)算模型進(jìn)行分析。首先，對圍巖不同應(yīng)力釋放率條件下2號試驗(yàn)洞襯砌開裂條件進(jìn)行分析與判斷，通過襯砌應(yīng)力、位移變化規(guī)律，分析襯砌開裂條件所對應(yīng)的圍巖應(yīng)力釋放率。然后，針對兩種不均勻變形的作用，開展無筋混凝土襯砌開裂的極限位移分析，進(jìn)而得出襯砌開裂的極限變形條件。取得如下結(jié)論：
　　（1）通過圍巖不同應(yīng)力釋放率條件下2號洞襯砌應(yīng)力分析，發(fā)現(xiàn)在襯砌的拱頂、曲墻中

3、部及底部位置較早地出現(xiàn)拉應(yīng)力區(qū)，表明這些區(qū)域受拉應(yīng)力控制、容易導(dǎo)致開裂。
　?。?）根據(jù)圍巖應(yīng)力釋放率與隧洞襯砌在橫斷面方向的水平應(yīng)力變化規(guī)律可知，襯砌橫斷面水平應(yīng)力最大值與應(yīng)力釋放率大致呈二次曲線關(guān)系，且隨著應(yīng)力釋放率的的增大而逐漸越??；當(dāng)采用彈性模型時(shí)，在應(yīng)力釋放率小雨91.8％時(shí)，襯砌的部分區(qū)域拉應(yīng)力會超出抗拉強(qiáng)度而出現(xiàn)裂縫；當(dāng)采用彈塑性模型時(shí)，在應(yīng)力釋放率小于61.5%時(shí)，襯砌的部分區(qū)域亦會出現(xiàn)拉裂縫。因此，可以結(jié)合應(yīng)力釋

4、放率通過監(jiān)測應(yīng)力確定襯砌合適的支護(hù)時(shí)機(jī)。
　?。?）當(dāng)拱頂和曲墻組成的拱墻襯砌承受向下或向上的差異位移變形時(shí)，隧洞襯砌軸向水平應(yīng)力最大值與差異位移量呈非線性增大的關(guān)系，根據(jù)相應(yīng)的拉應(yīng)力強(qiáng)度，拱墻襯砌能承受向下和向上的最大相對位移分別為0.083mm/m和0.051mm/m，在這些相對位移變化范圍內(nèi)，拱墻襯砌是不會開裂的。
　?。?）當(dāng)封閉后的襯砌承受向下或向上的差異位移變形時(shí)，隧洞襯砌軸向水平應(yīng)力最大值與位移量亦呈現(xiàn)非線性增