南水北调中线某双洞线输水隧洞间距优选.pdf

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1、第37卷第9期人民黄河VO1．37．No．92015年9月YELLOWRIVERSep．，2015【工程勘测设计】南水北调中线某双洞线输水隧洞问距优选傅建，孙留颖，于锐锋。(1．华北水利水电大学，河南郑州450011；2．黄河勘测规划设计有限公司，河南郑州450003；3．深圳市水务规划设计院，广东深圳518036)摘要：以南水北调中线某双洞线输水隧洞为例，利用ANSYS有限元软件，建立其地下输水隧洞洞室的整体三维非线性有限元计算模型，选取不同洞间距进行三维整体仿真分析，对洞周围岩稳定性作出初步判定，并对输水隧洞洞间距进行了优选，确定了输水隧洞的合理间距。结果表明：输水隧

2、洞地下洞室围岩的整体稳定性较好，两洞间岩体厚度取19m较为合理，此时洞身各个方向的最大应力值都小于C30混凝土的轴心抗压设计值，最大位移相对较小，且在控制范围内，洞身的构造设计满足安全要求。关键词：输水隧洞；合理间距；ANSYS；围岩稳定；优化设计中图分类号：TV651．3文献标志码：Adoi：10．3969／j．issn．1000—1379．2015．09．026输水隧洞是南水北调中线工程的重要组成部分，证其施工、作业的安全及经济上的合理性。其中地下输水隧洞洞室围岩是否稳定是工程的重大技1隧洞优化模型的建立术问题¨I2。隧洞各洞室跨度较大，应力、变形状态复杂，岩体赋存地

3、应力环境的改变导致的岩体力学特性以南水北调中线京石段应急供水工程的某一输水的变异，以及设计荷载的增值，都将显著影响地下输水隧洞为例，其担负着向北京应急供水及中线工程全线洞室的围岩稳定及支护方案。双洞线地下输水隧洞结贯通后向京、津、河北北部受水区输水的任务。该隧洞构设计、施工等方面具有众多复杂因素，为了保证地下为双洞线圆拱直墙型无压流隧洞，两洞间岩体厚度为输水洞室的稳定和安全运行，必须建立地下输水洞室19rn。工程全长1800m，其中洞身长1650m、进口连整体三维非线性有限元计算模型，进行三维整体仿真接段长65m、出口连接段长85m。隧洞设计流量125分析，并以此对洞周围

4、岩稳定性作出初步判定，确定地131／s，加大流量150m／s。进口渐变段起点处渠道设下洞室的合理间距。计水位65．988m，设计水深4．500m，加大水位66．510隧洞间距优化是近年来非常受关注的一项研究课m，加大水深5．022m；出口渐变段终点处渠道设计水题。龚建伍等结合小净距隧道工程特点，分别建立位65．643ITI，设计水深4．500m，加大水位66．135m，了不同跨度小净距隧道有限元计算模型，对施工时隧加大水深4．992m⋯。道力学特征及围岩稳定性进行了分析；王伟等4以双采用ANSYS软件，拟定模型计算范围为：隧洞外线盾构越江隧道为背景，采用Marc软件，分析

5、了8种侧取50m，洞上、下岩体取30m。隧洞围岩两侧地基不同间距下后建隧道施工对先建隧道的影响；朱莉施加水平约束，隧洞下围岩底面为竖直约束，其余结构等在V级围岩条件下运用有限差分软件Flac3D建面为自由面。据地质勘察资料，隧洞进口部位围岩为立三维弹塑性模型，比较小间距隧道在不同间距时塑Ⅳ类，属稳定性较差的岩石，但洞内绝大部分岩体属性性区、围岩应力和位移的分布特点及变化规律；王辉单一，属于弱、微风化岩体，工程地质条件较好。该区等利用有限元分析软件ABAQUS的标准设计语言地下水为第四系孔隙潜水和基岩裂隙水，受季节影响Python编程，对某拟建大跨度小净距隧道不同扁平率变化

6、较大，钻探期间进口钻孑L稳定水位为59．6～73．2m，出口钻孔稳定水位为60．1—70．7m，内水压力为隧及其间距进行了参数化设计。可见，在隧道断面形式洞输水时的水压力。作用荷载山岩压力取竖向g=及合理间距优化方面许多学者取得了有意义的结论。但是，相关文献中鲜有利用有限元软件ANSYS对不同收稿日期：2015—02—18流量下大型双洞线输水隧洞的合理隧洞间距优化的研基金项目：河南省交通运输厅科技项目(2012P51)；河南省教究。笔者对此进行了研究，旨在为得出合理的双洞线育厅重点科技项目(14B580001)。作者简介：傅建(1964一)，女，浙江江山人，讲师，主要从事

7、建输水隧道间距提供一种新的思路，有助于提高输水隧筑设计方面的研究工作。道的空间利用率，增强输水隧洞周边围岩的稳定性，保E—mail：tank0371@163．corn·95·人民黄河2015年第9期56．40kPa，水平向g=17．55kPa。为减小地下水对衬砌的压力，在隧洞拱脚部位打排水孔减压，地下水位计算至拱脚排水孔处。根据闸室的应用情况，闸室的计算工况为C1(完建情况1，无地下水)、C2(完建情况2，有地下水)、C3(正常运行1，通过设计流量+无地下水)、C4(正常运行2，通过设计流量+地下水)、c5(校起点距『硼核情况