浅谈水利工程中压力隧洞型式的研究程力学毕(2)
2013-06-16 01:04
导读：在岩体力学性能各相同性的情况下,埋深最小的隧洞其未来衬砌顶拱点处没有受到损坏的岩体的计算应力状态为,σmin=-2.1MPa,σmax=-0.97MPa;在岩体各向异性情况
在岩体力学性能各相同性的情况下,埋深最小的隧洞其未来衬砌顶拱点处没有受到损坏的岩体的计算应力状态为,σmin=-2.1MPa,σmax=-0.97MPa;在岩体各向异性情况下,未来衬砌顶拱点处未损坏岩体的计算应力状态为:岩层呈垂直状时,σmin=-2.25MPa,σmax=-1.35MPa;岩层呈水平状时,σmin=-2.17MPa,σmax=-1.5MPa。岩体中的上述应力值表明,考虑地形的影响十分重要。要知道,对于平面问题来说,相应的最小应力值σmin=-0.94MPa。以上所求得的岩体中的自然应力值,是设计阶段用来决定能否在无衬砌条件下保留该隧洞作为压力隧洞的充分依据(σmin=-2.1MPa,其绝对值大于P=1.6MPa)。
在研究的主要部份,考虑隧洞衬砌不承受水压力,而将水压力全部传递给岩体。也不考虑隧洞衬砌附近岩石灌浆区的存在--岩石灌浆区拟作为安全余量。各种计算情况下的塑性变形区的范围(即隧洞最小埋深段,岩石中可能的裂缝开展区)。数值研究成果的分析表明,在隧洞内的水压力作用下,岩石中可能发生破坏区的大小,由岩体的应力状态决定,而与岩石的强度指标无关。然而,有理由作出推测;与计算情况相比,从定性上讲,所进行的岩石灌浆多少会减少可能破坏区的范围。增加隧洞的埋深,将导致塑性变形区范围缩小,并使其尺寸稳定在距开挖轮廓线1.3m～1.5m范围内(岩石强度参数值为零时,则为2.5m)。
在此情况下,考虑了隧洞中具有厚80cm,含筋率为1%的钢筋混凝土衬砌。衬砌中径向裂缝张开,一部分力由钢筋承担,而另一部分力则传递给岩体,则岩石塑性变形区的最大发展范围达7m。如果不考虑衬砌,则所进行的计算结果证明,塑性变形区有可能在垂直方向扩展到距开挖轮廓线达10m的范围。因此,在最坏的计算情况下,隧洞上部岩石仍保留有很大范围(不小于26m)的受压区,因而在所研究的情况下,可以采用无衬砌压力隧洞完全承受水压力。
（科教作文网http://zw.ΝsΕAc.Com编辑整理） 对数值研究结果,其中包括一些中间性资料(利用初始应力法的特有加速方案得到的非线性解,在某种程度上使岩体加载)进行的分析表明,使很大范围的岩体参加受力,在水压力的作用下,开挖轮廓内的岩体将发生应力重分配现象。岩石可能破坏区的大小,不允许根据弹性问题的解答结果进行评估(例如,采用拉应力区等同于可能破坏区),因为随着破坏区的发展,将会大大改变岩石的应力状态。因此,在此情况下,破坏区将停止发展,在比这更大的水压力作用下,达到平衡状态,这可以由弹性问题求解。因为在埋深相对不大的深处,岩体的应力状态在很大程度上取决于地形条件和岩体的结构,在设计时考虑此因素极其重要。
3 结语
在工程实践中,确定埋深不大的水工压力隧洞的衬砌型式及参数的意义十分重大。因此在论证时,应仔细研究山岩岩体的结构和应力状态。至于最终方案的选择,必须进行系统的数值研究。这就要依靠掌握专业技术的工作人员和先进的计算设备来完成这项任务了。
