壓力隧洞鋼筋混凝土襯砌的優(yōu)化設(shè)計(jì)方法

蘇新裕

（惠州市華禹水利水電工程勘測設(shè)計(jì)有限公司）

在混凝土襯砌的有壓隧洞中，部分荷載會轉(zhuǎn)移到圍巖上。當(dāng)襯砌出現(xiàn)滲流時，襯砌后方的超靜孔隙水壓力就會增大。因此，在隧洞設(shè)計(jì)中得到高水頭條件下巖體的滲透性和變形特征，對估算壓力隧洞的滲流和穩(wěn)定性具有重要意義。王宗建等研究了滲流場與應(yīng)力場耦合對高壓隧洞的影響[1-2]；張開玉等分析了承壓隧洞與圍巖的水-力相互作用[3]；高召寧等通過建立圍巖彈塑性損傷本構(gòu)模型，分析了力學(xué)性能對圍巖穩(wěn)定性的影響[4]。近年來，水壓隧洞的混凝土襯砌設(shè)計(jì)已經(jīng)得到了很大的發(fā)展，文靜等提出了隧洞固結(jié)灌漿的設(shè)計(jì)與施工方法，用此方法可以有效減少隧洞滲水[5]。隨著有限元分析手段的發(fā)展，焦麗芳等采用非線性有限元法對隧洞的應(yīng)力變形狀態(tài)進(jìn)行了研究[6]；張獻(xiàn)才等采用了三維有限元分析法對壓力隧洞開挖后的應(yīng)力應(yīng)變進(jìn)行了計(jì)算分析[7]。同時引發(fā)襯砌隧洞裂縫原因較多, 對襯砌裂縫成因以及處理具體處理的措施進(jìn)行分析，對于采取有關(guān)隧洞穩(wěn)定性的措施很有用[8]。

本文計(jì)算了沿混凝土巖石界面的環(huán)向應(yīng)力隨徑向距離和切應(yīng)力的變化規(guī)律。此外，在設(shè)計(jì)中還考慮了襯砌中拉壓應(yīng)力的總和。將混凝土襯砌和圍巖視為等效連續(xù)介質(zhì)，采用三維有限元法來確定其滲流特性。通過孔隙流體-應(yīng)力耦合分析，該模型還考慮了鋼筋混凝土襯砌和圍巖的應(yīng)力相關(guān)滲透性的影響。……