不襯砌有壓引水隧洞成洞條件及圍巖穩(wěn)定研究.pdf

1、在水利工程中，有壓引水隧洞運(yùn)行狀態(tài)直接影響著整個(gè)工程的正常使用和經(jīng)濟(jì)效益。引水隧洞屬于長線結(jié)構(gòu)物，在開挖建設(shè)過程中要穿越不同的地段，所遇到的各種地質(zhì)環(huán)境狀況也千差萬別。這要求我們要結(jié)合隧洞所處的環(huán)境對隧洞圍巖進(jìn)行分析，考察它所處的狀態(tài)，作為施加襯砌與否、施加何種襯砌的依據(jù)。 有壓引水隧洞不同于交通隧道，就其使用功能而言，凡在性質(zhì)優(yōu)良、賦存環(huán)境簡單的巖體內(nèi)開挖的隧洞，在隧洞充水運(yùn)行期間，當(dāng)流固耦合作用不致破壞洞周圍巖，并且內(nèi)水外滲

2、不致影響發(fā)電使用時(shí)，隧洞斷面采用不襯砌形式常常是水工有壓隧洞設(shè)計(jì)中優(yōu)先考慮的方案。在滿足正常使用的前提下，這種措施產(chǎn)生的效益尤為可觀。目前，國內(nèi)外對這方面的研究還不成熟、不深入，鮮見到對隧洞斷面襯砌與否所做的較為系統(tǒng)的研究工作。本文從對有壓引水隧洞圍巖穩(wěn)定造成較大影響的幾個(gè)方面入手，來考察它們所產(chǎn)生的影響效果，以此作為隧洞斷面襯砌與否的依據(jù)。具體方法及相關(guān)結(jié)論如下： ①在暫不考慮地下水作用的情況下，求解出有壓引水隧洞洞室周邊幾個(gè)

3、關(guān)鍵點(diǎn)處的切向應(yīng)力值，與巖體強(qiáng)度進(jìn)行比較，初步確定出FLAC軟件模擬的工況范圍。隨后模擬隧洞開挖，計(jì)算隧洞開挖后周邊位移值，用來與規(guī)定的最大容許變形值進(jìn)行對比，初步確定在不同工況下隧洞圍巖的穩(wěn)定性。 ②在暫不考慮地下水的情況下，考察內(nèi)水壓力作用對洞室圍巖造成的影響。把隧洞圍巖內(nèi)的水流看作是層流，解出此種狀態(tài)下的拉普拉斯方程，結(jié)合邊界條件可以求得隧洞內(nèi)水外滲過程圍巖中任意一點(diǎn)的水頭壓力分布。用上抬準(zhǔn)則初步確定隧洞最小埋深后，結(jié)合公

4、式推導(dǎo)時(shí)所采用的邊界條件對受最大內(nèi)水壓力作用的隧洞進(jìn)行模擬。通過模擬后的結(jié)果，發(fā)現(xiàn)埋深淺的有壓引水隧洞不適合采用斷面不襯砌形式。 ③考察隧洞充水運(yùn)行前，地下水作用對隧洞圍巖穩(wěn)定產(chǎn)生的影響。此時(shí)地下水滲流場內(nèi)的水頭壓力分布的求解方法與隧洞受壓力內(nèi)水作用時(shí)一致。再通過FLAC軟件模擬隧洞竣工后的運(yùn)行狀態(tài)，在前面所確定的范圍內(nèi)，進(jìn)一步得出適合采用不襯砌斷面形式的工況范圍。 ④在前面所做工作的基礎(chǔ)上，考察有壓引水隧洞充水運(yùn)行期間