高地热条件下水工隧洞衬砌稳定性及早期抗裂性研究

发布时间：2017-08-19 06:09

  本文关键词：高地热条件下水工隧洞衬砌稳定性及早期抗裂性研究

  更多相关文章： 高地热 隔热层 支护结构 稳定性 混凝土早期抗裂性

【摘要】：随着社会经济的快速发展和工程技术的长足进步,地下工程逐渐成为国民基础建设的主体,各类地质灾害的防治,尤其是高温热害隧洞在设计、施工过程中的问题,逐渐成为了国内外研究学者关注的焦点。本文使用理论计算的方法,针对高地热条件下隧洞衬砌结构的温度场和应力场分布进行了计算,并对隔热层的设计原则进行了相关探讨;在此基础上,使用ANSYS软件,针对新疆齐热哈塔尔水电站引水隧洞工程所遇到的高温热害地质灾害进行了数值模拟,为确定合理的支护结构提供了理论依据;根据理论计算与数值模拟的结果设计正交试验,对高温养护条件下隧洞衬砌混凝土的早期抗裂性能进行了相关的研究。本文得到的主要结论如下:(1)在混凝土衬砌结构与高温围岩间喷射隔热层,能显著减小支护结构两侧的温差和由温度与固定约束产生的温度应力。文中给出了温度场、应力场的计算公式,针对工程实例进行了相关的试算,并给出了隔热层的相关设计原则。(2)使用数值模拟的方法对新疆齐热哈塔尔水电站引水隧洞工程支护结构在施工期的稳定性进行研究,分别讨论了隔热层、过水断面形状、结构最大应力与结构抗震等因素对支护结构稳定性的影响。计算结果表明圆形过水断面、衬砌厚度为25cm时,隧洞支护结构的稳定性最佳。(3)对高温热害隧洞在运行期的稳定性进行数值模拟,分别计算了不同监测点的等效应力、结构位移和安全系数。计算结果表明:高温热害隧洞中,采用喷锚支护+隔热层+模筑钢筋混凝土组成的支护结构,可满足工程实际的需求。(4)正交试验的结果表明:温度升高会降低混凝土的早期抗裂性,当养护温度高于60℃后掺粉煤灰可以提高混凝土的早期抗裂性;对比试验表明在60℃的养护温度下,粉煤灰掺量为25%且水灰比为0.47时混凝土的抗裂效果最好。
【关键词】：高地热 隔热层 支护结构 稳定性 混凝土早期抗裂性
【学位授予单位】：新疆农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TV554
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-7
• 第1章 绪论7-15
• 1.1 选题背景与研究意义7-8
• 1.2 国内外研究现状8-12
• 1.2.1 高地热问题研究现状9-11
• 1.2.2 热害隧洞衬砌混凝土研究现状11-12
• 1.3 研究内容和技术路线12-15
• 1.3.1 研究内容12-14
• 1.3.2 技术路线14-15
• 第2章 高温热害隧洞温度场分布理论计算15-25
• 2.1 单层衬砌弹性理论解15-17
• 2.2 双层衬砌弹性理论解17-19
• 2.3 工程算例19-20
• 2.3.1 单层混凝土衬砌隧洞温度应力计算19-20
• 2.3.2 隔热层加混凝土衬砌隧洞温度应力计算20
• 2.4 隔热层的设计原则20-23
• 2.4.1 隔热层的选取原则20
• 2.4.2 隔热层的设计准则20-23
• 2.5 本章小结23-25
• 第3章 高地热条件下水工隧洞有限元数值模拟25-44
• 3.1 数值模拟与理论计算结果对比25-27
• 3.2 工程概况27-28
• 3.3 热-固耦合分析模型及计算参数28-30
• 3.3.1 热-固耦合分析模型28-30
• 3.3.2 模型计算参数30
• 3.4 工程建设期支护结构稳定性分析30-35
• 3.4.1 隔热层及过水断面形状对衬砌结构稳定性的影响31-32
• 3.4.2 衬砌厚度对支护结构稳定性的影响32-33
• 3.4.3 衬砌厚度对地震反应的影响分析33-35
• 3.5 工程运行期支护结构稳定性分析35-43
• 3.5.1 结构应力对比分析37-38
• 3.5.2 结构位移对比分析38-39
• 3.5.3 结构安全系数对比分析39-43
• 3.6 本章小结43-44
• 第4章 高温养护条件下水工隧洞衬砌混凝土早期抗裂性试验研究44-56
• 4.1 混凝土的收缩开裂机理44-45
• 4.2 原材料和试验设计45-50
• 4.2.1 试验原材料45-46
• 4.2.2 试验方法46-48
• 4.2.3 正交试验设计48-49
• 4.2.4 试验配合比设计49-50
• 4.3 试验结果与分析50-53
• 4.4 对比试验53-55
• 4.5 本章小结55-56
• 第5章 结论与展望56-58
• 5.1 结论56-57
• 5.2 展望57-58
• 参考文献58-62
• 致谢62-63
• 参考文献63

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 柯柏林;;地热资源勘查项目的风险管理[J];可再生能源;2008年06期

2 吴景华;谢俊革;陈树义;马永平;;吉林省地热资源状况与评价研究[J];长春工程学院学报(自然科学版);2008年02期

3 ;中国大陆地区地热资源分布及其开发利用[J];电力勘测设计;2009年01期

4 王旭;王东;;黑龙江地热资源分布特征浅析[J];中国水运(下半月);2009年04期

5 高峰;;可资利用的地热资源[J];农村电气化;2009年08期

6 闫强;于汶加;王安建;王高尚;;全球地热资源述评[J];可再生能源;2009年06期

7 马荣刚;;关于当代中国地热资源的开发及利用探析[J];价值工程;2010年03期

8 刘清志;刘家慧;;地热资源利用分析[J];内蒙古科技与经济;2010年20期

9 赵忠义;赵阳;;河北省平原地热资源利用模式研究[J];节能;2011年Z1期

10 黄英志;;福建省厦门市地热资源利用前景分析[J];能源与环境;2011年04期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 祝尔娟;;地热资源的开发利用与可持续发展[A];加入WTO和中国科技与可持续发展——挑战与机遇、责任和对策（上册）[C];2002年

2 汪集f，

本文编号：699083