压力隧洞裂缝混凝土衬砌和围岩的接触条件

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1、第30卷第3期水利水电科技进展2010年6月V01．30No．3AdvancesinScienceandTechnologyofWaterResourcesJan．2010DOh10．3880／j．issn．1006—7647．2010．03．014压力隧洞裂缝混凝土衬砌和围岩的接触条件彭守拙，钟建文(清华大学水利水电工程系，北京100084)摘要：提出裂缝衬砌和围岩之间接触应力()的表达式，并通过算例分析它的特性，结果表明，(r0)随衬砌与围岩接触面(r=ra)处的渗透压力P。的增大由压变拉，但()+P。却变化不大。提出一定条件下衬砌脱开围岩独立工作的判别式，该式若满足，

2、衬砌将脱开围岩独立工作，钢筋应力和裂缝宽度将大幅度减小。算例计算结果表明，若衬砌和围岩之间的黏结强度较小，裂缝衬砌很容易脱开围岩独立工作。关键词：水工压力隧洞；裂缝衬砌；围岩；接触应力；接触条件中图分类号：TV672．1文献标识码：A文章编号：1006—7647(201O)o3—0053—05ContactstressbetweenconcreteI．m．mforcracksofpressuretunnelsandsurroundingrockmass／／PENGShou-zhuo，ZHONGJian-wen(HydraulicEngineeringDepartment，T

3、singhnaUniversity，Beiing100084，China)Abstract：Aformulatocalculatethecontactstressbetweencrackliningsandsurroundingrockmasswaspresented．Itsbehaviorswereanalyzedthroughacase．Thecontactstresswouldtransformfromthepressurestateintothetensiononewiththeincreaseofseepagepressureontheexternaledgeof

4、linings．HoweverthesummationofthecontactstressandseepagepressureWaslittle．AnotherformulatojudgewhetherornottheliningswouldindependentlyworkundercertainconditionsWasgiven．IftheformulaWassatisfied，theliningswouldindependentlyworkandthereinforcementstressaswellasthecrackwidthwouldgreatlydecrea

5、se．Thecalculatedresultsofthecaseindicatethatthecrackliningswilllosecontactwiththerockmassandindependentlyworkifthebondstrengthbetweentheconcreteliningsandthesurroundingrockmassisverysmal1．Keywords：hydraulicpressureturmel；cracklining；surroundingrockmass；contactstress；contactcondition在圆形断面水工

6、压力隧洞的设计中，确定钢筋它们都会对衬砌和围岩之间的接触应力产生根本性混凝土衬砌和围岩接触应力的通用办法是借助弹性的影响。笔者把开裂混凝土衬砌作为具有等间距贯抗力系数的概念进行分析计算_lJ，该方法的优点是穿性径向裂缝并有环向钢筋的介质处理，且认为开简单易行、操作方便。近年来，圆形断面压力隧洞衬裂前的混凝土衬砌是不透水的。砌和围岩接触应力研究的一个进展是把混凝土作为压力隧洞在运行期间形成洞外渗流场，其范围取均匀多孔弹性介质，考虑混凝土的渗透性，利用解析决于洞外地下水位，即使洞外地下水位很低，洞周也会形成一个浸润饱和的自由水面l5j。一般情况下，可法分析衬砌和围岩的相对弹性模

7、量E／E、相对透认为洞周渗流场是轴对称的，其半径为尺(图1)，它包水性系数／对接触应力的影响_2_。含裂缝衬砌区n】、渗流影响区n2、非渗流影响区力3，文献[4]把裂缝混凝土衬砌视为由无筋裂缝介质组成的厚壁圆筒，其内部渗水压力按线性衰减，给出了接触应力的表达式，其衬砌刚度取决于混凝土弹性模量E和衬砌厚度，与钢筋无关，得到了“一经开裂马上脱开”的结论。混凝土的抗拉强度很低，在高内水压作用下应考虑裂缝贯穿的情况，这时钢筋混凝土不再是多孔微透水介质而成为强透水的以钢筋加强的具有贯穿图1压力隧洞的渗流场范围和计算简图性裂隙