本文介绍一种压力隧洞的衬砌计算方法, 并利用该方法对某水电站压力斜井进行了计算
分析。该方法根据工程区域实测地应力资料回归拟合初始应力场, 在此基础上模拟隧洞开挖、
衬砌及衬砌与围岩间的初始缝隙, 考虑在内水压力作用下衬砌与围岩联合作用, 计算衬砌裂
缝的分布, 裂缝开展宽度及相应的配筋率等。
关键词 压力管道 钢衬钢筋混凝土结构 不衬砌隧洞 水力劈裂 围岩
一、前 言
通常引水式水电站在隧洞或调压室后面均接一压力管直达发电厂房, 当此压力管道
布置在地下时, 则成为埋藏式钢衬钢筋混凝土结构。在挪威、英、美等国, 根据具体地质条
件, 有不少压力管道采用不作钢衬或完全不衬砌的压力隧洞结构形式。设计中多采用从工
程实践中所总结出来的经验公式, 如挪威的经验公式、澳大利亚的雪山公式。其理论依据
主要是: 对于地质条件好或较好的情况, 当岩体中存在足够的初始应力, 可以防止在内水
压力作用下围岩发生水力劈裂, 则可以单独由围岩承担内水压力作用。我国曾有过一些隧
洞和洞段根据工程经验和类比采用了不衬砌隧洞形式; 近年来国外不衬砌压力隧洞的成
功经验在国内引起了广泛的重视, 并在几个地质条件相对优越的水电站中根据上述经验
公式成功地设计了不衬砌高压隧洞, 如广州抽水蓄能电站、天荒坪抽水蓄能电站等。在地
质条件好或比较好的情况下, 采用不衬砌压力隧洞, 可以节省压力管道投资、简化施工程
序、缩短工期, 无疑是比较先进的, 会有广泛的前景。但设计所依据的经验公式则有其局限
性: 首先, 严格说来, 防止内压下围岩劈裂的是隧洞开挖后的二次应力, 在隧洞断面尺寸不
大时, 用初始应力代替尚可, 而以上覆岩体厚度作为判据则是粗略的, 主要在于经验公式
无法反映地质条件的影响和围岩各主应力间的差异。其次笼统地认为内水压力作用下, 隧
洞钢筋混凝土一旦开裂后, 则衬砌成为完全的渗水结构, 并丧失承载能力, 仅起减糙作用
也较粗略; 工程实践证明, 当衬砌裂缝开展宽度不大时(012～ 013mm 以下), 将不会影响
结构正常使用, 不能等同于无衬砌隧洞。随着地应力测试技术的发展和数值计算手段的普
及, 目前在我国大、中型水电工程中地应力测试和数值计算分析已是设计中比较常见的手
段。此时, 不断探索一些新的设计计算方法, 以补充经验公式的不足是可取的。...........................
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