有压隧洞衬砌开裂对周边围岩渗流场的影响研究.doc

有压隧洞衬砌开裂对周边围岩渗流场的影响研究

2.1万字 55页 原创作品，已通过查重系统


摘 要
岩体渗流问题会给水工隧洞建设运营带来极大隐患，它不仅可以软化岩体，同时还是隧洞结构的主要荷载，同时混凝土衬砌开裂又是高压水工隧洞运行过程中避免不了的问题。因此对高压水工隧洞衬砌开裂后围岩的渗流场进行合理的数值模拟，对其长期安全稳定运行有着十分重要的工程意义。
本文研究内容有以下几个方面：
1、系统分析和总结了单裂隙面渗流、力学特性方面的研究成果，在此基础上，对单裂隙面渗流与应力耦合方面做了总结和分析。同时对三维复杂裂隙岩体渗流应力耦合模型进行了归纳，对每种模型的优缺点进行了分析，着重介绍了等效连续介质模型中渗透张量的求解与应用。
2、采用等效连续介质模型，在有限差分软件FLAC3D中建立含两组正交裂隙裂隙岩体模型，并引入衬砌开裂透水单元来模拟钢筋混凝土衬砌出现一条贯穿裂缝，探讨了影响高压引水隧洞周边围岩渗流场的关键因素，包括隧洞埋深、内水压力、围岩性质以及衬砌开裂面积，分析渗流稳定后围岩孔隙水压力等值线云图以及各个测点的孔隙水压力数据，得到若干有意义的结论。
3、在上述理论及其他研究的基础，以杭州市第二水源千岛湖配水工程为背景，建立实际工程模型，利用FLAC3D进行流固耦合计算，得出隧道在开挖后以及正常带裂缝运行两种状态下其周边围岩的渗流场，并着重分析了正常工作状态下裂缝出现在不同位置时，其内水外渗对隧洞周边围岩渗流场影响的差异。


关键词：有压隧洞；裂隙岩体渗流；流固耦合；衬砌开裂；数值模拟