高地温高地应力下引水隧洞衬砌结构稳定性分析

发布时间：2017-11-03 07:24

  本文关键词：高地温高地应力下引水隧洞衬砌结构稳定性分析

  更多相关文章： 引水隧洞 稳定性 高地温 高应力 数值模拟

【摘要】：随着我国西部开发战略的实施,与交通和水利等基础设施建设有关的隧道工程及其他地下工程逐渐向深埋、长程方向发展。在隧道的建设过程中,往往面临着高地应力、高地热等一系列特殊的工程地质问题,给工程的施工、运行带来严重影响。研究以齐热哈塔尔水电站高地温洞段为工程背景,在通过物理试验确定材料参数的基础上,利用有限元软件ANSYS,对高地温、高地应力条件下的隧洞衬砌进行系统的数值试验研究。分析了通风期、过水期两种工况下隧洞围岩衬砌的稳定性;结合工程现场地质情况合理选取对高地温隧洞围岩稳定性及衬砌安全性影响较大的因素,研究几个关键因素对支护结构受力的影响规律,为高地温引水隧洞设计、施工及运行的安全提供理论依据和数据支持。通过以上研究,得出以下主要结论:(1)隧洞衬砌在通风期、过水期最大拉应力出现在侧墙位置,在洞底拱脚处出现应力集中,受力较为不利。在衬砌和围岩两者交界面处应力增加,但变幅不大。城门洞型衬砌,边墙和拱脚是衬砌稳定性分析重点关注的区域。(2)通过分析几个关键因素对高温隧洞衬砌受力的影响,结果显示衬砌厚度增大使衬砌内部最大拉应力有所降低;衬砌应力受围岩初始温度和弹性模量影响较大;过水温度的升高能使衬砌内部温降量降低,减小衬砌内部的拉应力,提高过水温度并不能有效减小支护结构内外侧的温差,衬砌内部应力差变化不大。
【关键词】：引水隧洞 稳定性 高地温 高应力 数值模拟
【学位授予单位】：河北工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TV554
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第一章 绪论10-20
• 1.1 课题研究背景10-13
• 1.1.1 工程概况11
• 1.1.2 工程高地应力问题11-12
• 1.1.3 工程高地温问题12-13
• 1.2 国内外研究现状13-18
• 1.2.1 地下工程高地应力问题研究现状13-15
• 1.2.2 深埋隧洞高地温问题研究15-16
• 1.2.3 耦合作用下深埋隧道的数值模拟研究16-17
• 1.2.4 隧洞支护结构分析研究17-18
• 1.3 研究内容及意义18
• 1.4 课题研究技术路线18-20
• 第二章 高温条件下岩石及混凝土力学试验分析20-28
• 2.1 岩石力学特性分析20-24
• 2.1.1 岩石的基本物理力学性质20
• 2.1.2 岩石单轴抗压试验分析20-22
• 2.1.3 岩石三轴刚性压缩试验分析22-24
• 2.2 岩石热物理试验分析24
• 2.3 高温隧洞混凝土力学特性试验24-27
• 2.3.1 现场高温隧洞混凝土力学特性试验24-25
• 2.3.2 不同温度条件下混凝土力学性能实验分析25-27
• 2.4 本章小结27-28
• 第三章 深埋隧洞高温洞段有限元分析模型及参数28-38
• 3.1 有限元仿真工程应用概述28
• 3.2 高地温洞段热分析原理28-31
• 3.2.1 热分析有限元法28-29
• 3.2.3 热应力的分析方法29-31
• 3.3 隧洞多物理耦合场有限元分析31-33
• 3.3.1 耦合场分析类型31-32
• 3.3.2 隧洞有限元分析基本步骤32-33
• 3.4 数值模型及相关参数33-36
• 3.4.1 围岩与支护结构分析参数确定33
• 3.4.2 隧洞数值模型及其边界条件确定33-36
• 3.5 本章小结36-38
• 第四章 不同工况下隧洞衬砌结构稳定性分析38-50
• 4.1 隧洞通风期数值模拟分析38-43
• 4.1.1 高地温隧洞通风期温度场仿真结果38-40
• 4.1.2 通风期衬砌受力分析40-43
• 4.2 隧洞过水期数值模拟分析43-47
• 4.2.1 高温隧洞过水期温度场仿真结果43-45
• 4.2.2 过水期衬砌受力分析45-47
• 4.3 不同工况下衬砌受力情况对比分析47-48
• 4.4 本章小结48-50
• 第五章 不同因素对支护结构的影响分析50-60
• 5.1 衬砌自身因素影响50-54
• 5.1.1 不同衬砌厚度50-52
• 5.1.2 衬砌不同热膨胀系数52-53
• 5.1.3 衬砌不同弹性模量53-54
• 5.2 围岩因素的影响54-58
• 5.2.1 围岩不同初始温度54-56
• 5.2.2 围岩不同弹性模量56-58
• 5.3 过水温度的影响58-59
• 5.4 本章小结59-60
• 第六章 结论与展望60-62
• 6.1 结论60
• 6.2 展望60-62
• 致谢62-64
• 参考文献64-68
• 作者简介68
• 发表论文和参加科研情况说明68-69

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 邓儒庆;用三合板制通风管[J];水力发电;1958年20期

2 夏叶萍;;维他斯电站引水隧洞的机械化施工[J];水利电力施工机械;1984年04期

3 ;天生桥二级Ⅲ号引水隧洞贯通[J];水利水电技术;1996年08期

4 马晓明,曲长海,单国伟,朱佰亮;昌图引水隧洞不良地质段开挖施工[J];东北水利水电;2000年11期

5 戴波,吴旭;天生桥一级水电站引水隧洞群开挖施工[J];四川水力发电;2000年03期

6 李军;天生桥一级水电站引水隧洞预应力环锚施工技术[J];四川水力发电;2000年03期

7 曾令华,林学锋,袁启恭;天生桥一级水电站引水隧洞环锚施工与监理[J];人民长江;2001年06期

8 张玉贤;天生桥二级水电站~#3引水隧洞拱桥段施工[J];水利水电技术;2001年09期

9 陈运东;某引水隧洞断裂特征及处理措施[J];地质灾害与环境保护;2001年01期

10 华成立;关于鱼跳水电站引水隧洞断层塌方的施工处理[J];广东水利水电;2001年03期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 周庆东;;天生桥二级水电站Ⅰ~#引水隧洞历次放空检查结果的初步分析[A];工程地质勘察学术交流会论文选集[C];1994年

2 洪开荣;万姜林;丁锐;;新奥法在引水隧洞不良地质段的应用[A];中国土木工程学会隧道及地下工程学会第八届年会论文集[C];1994年

3 龚伦;仇文革;;引水隧洞下穿铁路隧道近接施工振动影响研究[A];第一届中国水利水电岩土力学与工程学术讨论会论文集（下册）[C];2006年

4 赵国斌;程向民;;齐热哈塔尔水电站引水隧洞高地温问题研究[A];中国土木工程学会第十五届年会暨隧道及地下工程分会第十七届年会论文集[C];2012年

5 冉懋鸽;;天生桥二级水电站Ⅱ号引水隧洞充填型溶洞处理设计与施工[A];'98水利水电地基与基础工程学术交流会论文集[C];1998年

6 李继兴;李新才;;块泽河水电站引水隧洞矿区段加固处理及理论分析[A];南方十三省（区、市）水力发电学会秘书长会议论文集[C];2010年

7 陈晓;杨文鹏;王旭红;;南岸干渠长引水隧洞放射性地质环境评价[A];2011四川省水文、工程、环境地质学术交流会论文集[C];2011年

8 李占先;;马蹄形大断面引水隧洞光面爆破技术[A];第十七届华东六省一市建筑施工技术交流会论文集[C];2008年

9 杨其国;兰思勇;付书鹏;;洞松水电站引水隧洞软质围岩变形原因分析及处理[A];2011四川省水文、工程、环境地质学术交流会论文集[C];2011年

10 刘仲秋;章青;朱增强;;基于超变形法的深埋引水隧洞稳定性分析[A];中国计算力学大会'2010（CCCM2010）暨第八届南方计算力学学术会议（SCCM8）论文集[C];2010年

中国重要报纸全文数据库 前10条

1 记者 方小虎　陈飞燕 钟晓晴;向家坝灌区引水隧洞正式开工[N];四川日报;2011年

2 记者 伍振　王利;科技让世界最大埋深引水隧洞“开门”[N];中国建设报;2011年

3 杨大立;朱岔峡水电站引水隧洞全线贯通[N];武威日报;2007年

4 通讯员 康树攀 唐亚茂;重庆南川区陶家沟引水隧洞开工[N];人民长江报;2009年

5 王志奇　吴存红;映电总厂耿达电站有望年底发电[N];阿坝日报;2010年

6 刘磊;海拔最高的引水隧洞竣工[N];中国矿业报;2003年

7 通讯员 喻敏 周光军;黄龙滩扩建工程引水隧洞村衬砌贯通[N];中国电力报;2004年

8 记者 郑海华;首条引水隧洞昨日贯通[N];温州日报;2009年

9 通讯员 蔡庆荣　刘学静;科技与精神的穿越[N];中国铁道建筑报;2010年

10 万成龙　倪正春;甘洛13名被困工人中1人生还[N];凉山日报(汉);2011年

中国博士学位论文全文数据库 前2条

1 胡连兴;复杂长距离引水隧洞群施工全过程仿真优化与进度控制关键技术研究[D];天津大学;2012年

2 张静;引水隧洞施工通风模拟分析与施工方案优化研究[D];天津大学;2007年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 陈桂友;复杂水力条件下有压隧洞稳定性分析[D];贵州大学;2015年

2 任伯锋;引水隧洞双排水平冻结法数值模拟与实测分析[D];甘肃农业大学;2015年

3 丁金财;澜沧江某水电站左岸变形岩体引水隧洞群围岩应力-形变特征研究[D];成都理工大学;2015年

4 曹海涛;复杂地质深埋长大引水隧洞施工技术研究[D];石家庄铁道大学;2015年

5 潘恒飞;基于FBG的有压引水隧洞安全监测技术研究[D];南京理工大学;2016年

6 施伟;基于FBG的引水隧洞检修竖井安全监测系统应用研究[D];南京理工大学;2016年

7 张浴阳;澜沧江苗尾水电站引水隧洞进水口边坡及围岩稳定性研究[D];成都理工大学;2016年

8 秦绍坤;沭水东调长距离引水隧洞力学特性及通风模拟研究[D];浙江工业大学;2016年

9 唐雨蔷;小断面深埋引水隧洞交叉段稳定性分析[D];浙江工业大学;2016年

10 刘荣彬;高水头长距离大直径引水隧洞多头分段式充排水策略研究[D];华南理工大学;2016年

，

本文编号：1135206