基于cfd的水电站压力前池流态特性研究

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1、学兔兔www.xuetutu.com水利水电技术第43卷2012年第4期富水地区隧洞衬砌开裂的外水压力原因分析崔炜1，朱新民1，朱银邦1，曹小武2，李敏1(1．中国水利水电科学研究院，北京100038；2．深圳市东江水源工程管理处，深圳广东518036)摘要：某无压输水隧洞在富水地区修建，检修时发现混凝土衬砌出现严重裂缝，与围岩之间存在连续脱空。为此，采用三维有限元法，按照渗流场变化历史对隧洞渗流和应力场进行了模拟计算，结果表明，外水压力可能是造成衬砌开裂的原因，并提出了降低衬砌外水压力和拉应力的处理措施建议。现场监测表明本文的计算方案和成果合理。

2、关键词：隧洞；裂缝；外水压力；有限元法中图分类号：TV672．1文献标识码：B文章编号：1000．0860(2012)04．0057．05Analysisontunnelliningcrackingcausedbyexternalwaterpressureinwater-richareaCUIWeil，ZHUXinminl，ZHUYinban91，CAOXiaowu2，LIMinl(1．ChinaInstituteofWaterResourcesandHydropowerResearch，Beijing100038，China；2．Dongjian

3、gWaterSourceProjectManagementDivisionofShenzhen，Shenzhen518036，Guangdong，China)Abstract：Duringthemaintenanceofafree—flowtunnelbuiltinawater-richarea．severecracksoftheconcreteliningwitlIcon-tinuousdisengagementbetweenboththeliningandthesurroundingrockarefound；forwhich，theseepag

4、eandstressfieldaroundthetunnelaresimulatedhereinwiththe3-DfiniteelementmethodinaccordancewitIlvariationprocessoftheseepagefield．Theresultshowsthattheextemalwaterpressureispossiblytobethecauseofthecracking．Therefore，therelevanttreatmentmeas—uresandsuggestionsofloweringtheextern

5、alwaterpressureandtensionstressoftheliningareputforward．Theinsituobserva·tionshowsthatthecalculationschemehereinandtheresultsarereasonable．givenKeywords：tunnel；crack；externalwaterpressure；finiteelementmethod水工隧洞混凝土衬砌受自身收缩作用和围岩、步，分为衬砌与围岩联合和脱开两种工况进行分温度、地下水等荷载作用，裂缝很难避免。某无压析研究。输水隧

6、洞在地下水充沛的丘陵地区修建，停水期检1工程概况查时发现大量裂缝。囿于条件所限，施工和运行期记录与监测资料不完备，因此针对裂缝成因没有完输水隧洞位于丘陵区，地表植被茂密。工程区断整的资料可供分析。在地下水丰富的工程区，隧洞层发育，岩层走向与隧洞轴线近于平行，倾向30。～衬砌外水压力对衬砌应力状态的影响甚大，外水荷50。，主要出露石炭系地层，岩性以粉砂岩、泥岩和载导致、促成无压隧洞衬砌开裂的先例可见于文献炭质页岩为主，岩体破碎，易风化，风化层较深，岩[1—2]。因此，本文采用三维有限元法对可能导体呈碎石状松散结构和碎块镶嵌结构，稳定性差。工致隧洞衬砌

7、开裂的外水荷载原因进行分析：叙述了无压隧洞衬砌外水压力的本质和计算原理，分收稿日期：2011—08一09析并确定了渗透参和地下水位条件，．考虑施工、作者简介：崔炜(1979一)，男，内蒙古敖汉旗人，高级工程师，工运行阶段地下水渗流变化历史，设置了多个计算学博士。WaterResourcesandHydropowerEngineeringV01．43No．4学兔兔www.xuetutu.com崔炜，等∥富水地区隧洞衬砌开裂的外水压力原因分析程区雨量充沛，多年平均降雨量为1700～2000mm，其本身范围内渗流体积力的独立结构。由于衬砌很年降雨120～

8、150d。地下水主要为基岩裂隙水，水的薄，衬砌范围内的渗流体积力可简化为作用于其边界补给来源主要靠降水垂直补给，通过断层、