岩土力学 ›› 2020, Vol. 41 ›› Issue (1): 242-252.doi: 10.16285/j.rsm.2018.2215
翁永红1,张练2,徐唐锦1,黄书岭2,丁秀丽2
WENG Yong-hong1, ZHANG Lian2, XU Tang-jin1, HUANG Shu-ling2, DING Xiu-li2
摘要: 水利水电工程导流隧洞围岩?堵头协同承载的稳定性对于电站蓄水发电和安全运行至关重要。乌东德水电站左、右岸导流隧洞采用柱形堵头取代传统的扩挖楔形堵头,这种新型堵头结构型式在所处围岩条件和高水头作用下的安全性是否满足工程要求是需要回答的重要问题。采用物探、试验等多种手段,并结合能够模拟围岩?堵头渐进失稳破坏过程的数值计算方法,分析了高水头作用下直柱形、曲柱形、楔形等不同结构型式堵头与围岩相互作用的力学响应规律及其安全性,获得的主要结果包括:(1)给出了不同型式堵头与围岩相互作用条件下的抗滑力计算公式,揭示了扩挖楔形堵头?围岩协同承载的“楔形夹持效应”和曲柱形堵头?围岩协同承载的“弯段效应”等力学机制;(2)获得的乌东德导流洞堵头段围岩与混凝土的接触状态显示,堵头段衬砌?喷层?围岩整体接触紧密、胶结良好,接触面未见软弱充填物及张开现象,同时建议了这些接触面抗剪切强度参数;(3)在高水头作用下,不同类型堵头?围岩相互作用的变形规律基本一致,堵头压缩变形传递影响范围约为堵头长度1/2,水压力引起的变形影响范围约为1倍洞跨,且堵头混凝土与围岩间抗剪作用未完全发挥,有效抗剪作用范围约为1倍洞跨;(4)当堵头与围岩之间接触面力学性状较差时,堵头安全裕度由高到低依次为楔形堵头、曲柱形堵头、直柱型;当堵头与围岩之间接触面性状较好时,采用柱形堵头可提供与传统楔形堵头基本相同的安全裕度。最后,对乌东德水电站导流洞施工期及运行期堵头?围岩相互作用的安全性进行了评价,表明柱形堵头结构可承受的安全荷载在3.1~7.4倍设计水头之间,大于所执行规范要求的安全系数,采用柱形结构型式是可行的,可为类似工程提供参考。
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[1] | 朱才辉, 兰开江, 段宇, 贺红, . 西安地铁“先隧后井”法横通道施工控制技术研究[J]. 岩土力学, 2020, 41(S1): 379-386. |
[2] | 蒋中明, 李鹏, 赵海斌, 冯树荣, 唐栋, . 压气储能浅埋地下储气库性能试验研究[J]. 岩土力学, 2020, 41(1): 235-241. |
[3] | 吴秋红, 赵伏军, 王世鸣, 周志华, 王 斌, 李 玉, . 动力扰动下全长黏结锚杆的力学响应特性[J]. 岩土力学, 2019, 40(3): 942-950. |
[4] | 张传庆,高 阳,刘 宁,周 辉,冯夏庭, . 深埋隧洞力学响应监测与测试设计的思考[J]. , 2018, 39(7): 2626-2631. |
[5] | 谢 涛,罗 强,周 成,张 良,蒋良潍, . 高速铁路小变形下陡坡地基路肩桩板墙力学响应[J]. , 2018, 39(1): 45-52. |
[6] | 杨海朋,白 冰,聂庆科, . 基于多元统计的竖井井壁安全评价模型研究[J]. , 2016, 37(S1): 27-34. |
[7] | 邓 鹏 ,郭 林 ,蔡袁强 ,王 军,. 循环荷载下考虑主应力旋转的软土力学响应研究[J]. , 2015, 36(S2): 148-156. |
[8] | 林伟弟,李彰明,罗智斌. 三轴冲击荷载作用下淤泥力学响应研究[J]. , 2015, 36(7): 1966-1972. |
[9] | 管晓明,傅洪贤,王梦恕. 隧道近距下穿山坡楼房爆破振动测试研究[J]. , 2014, 35(7): 1995-2003. |
[10] | 熊 堃 ,翁永红 ,胡中平 ,曹去修 , . 乌东德高拱坝极限抗震能力研究[J]. , 2013, 34(S2): 325-331. |
[11] | 刘先珊 ,陈 治 . 流体黏性对油井砂岩力学响应的影响[J]. , 2013, 34(10): 2984-2990. |
[12] | 刘 博 ,李海波 ,冯海鹏 ,周青春 ,王 秒 ,宋全杰 . 强夯施工振动对海工防渗墙影响试验及安全监控[J]. , 2012, 33(10): 3073-3080. |
[13] | 张 伟,伍鹤皋,苏 凯. 钢衬钢筋混凝土坝后背管管坝接缝面安全评价[J]. , 2010, 31(3): 799-804. |
[14] | 李海波,刘 博,吕 涛,许文锋,杨建宏,夏 祥,周青春. 一种简单的岩体地下洞室地震安全评价方法[J]. , 2009, 30(7): 1873-1882. |
[15] | 沈彦谋,高 谦,潘旦光. 甘南某金矿地球物理探测与冒顶事故分析[J]. , 2009, 30(7): 2105-2108. |
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