圓形引水隧洞噴砼襯砌的計算探討

1、圓形引水隧洞噴砼襯砌的計算探討摘要：圓形隧洞在開挖完成后，通過彈性理論基礎(chǔ)知識進行計算，了解圍巖塑性區(qū)的開展程度，簡單推求圍巖巖塑性變形的最大半徑，從而進行噴混凝土厚度計算，解決了在隧洞計算時對錨噴襯砌隧洞工程類比法分析判斷，給出了一個相對簡單的理論計算參考值。關(guān)鍵詞：圓形隧洞塑性區(qū)半徑噴混凝土厚度計算在巖體中開挖隧洞以后，巖體的原始應(yīng)力狀態(tài)遭到破壞，應(yīng)力產(chǎn)生重新分布，圍巖產(chǎn)生變形，隧洞的周圍產(chǎn)生了一個塑性區(qū)。隨著塑性區(qū)的開展，圍巖就會失穩(wěn)。所以，如果在隧洞開挖以后及時的噴混凝土進行襯砌，就可防止圍巖的變形，控制塑性區(qū)的開展，達(dá)到穩(wěn)定圍巖的作用。此時噴混凝土層將承受圍巖的變形壓力Pi的作用，圍

2、巖的變形壓力Pi可以根據(jù)芬納（Fenner）用彈性理論導(dǎo)得下列公式計算：在工程中的實際應(yīng)用：寶石水電站工程的主要建筑物包括攔河壩、引水建筑物和發(fā)電廠房等。根據(jù)水利水電工程等級劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)（SL-252-2000）規(guī)定，寶石水電站裝機24MW,工程規(guī)模為?。?）型工程，工程等級為W級，主要建筑物按4級設(shè)計，次要建筑物按5級設(shè)計。攔河壩洪水標(biāo)準(zhǔn):按50年重現(xiàn)期設(shè)計,200年重現(xiàn)期校核；廠房洪水標(biāo)準(zhǔn):50年重現(xiàn)期設(shè)計,100年重現(xiàn)期校核。麻子河寶石電站裝機為24MW,年發(fā)電量1.2359億kW-h引水隧洞：引水隧洞進口岸坡屬反向結(jié)構(gòu)巖質(zhì)邊坡，由條帶條痕狀混合巖構(gòu)成，弱微風(fēng)化狀，節(jié)理不發(fā)育，屬整體狀

3、塊狀結(jié)構(gòu)巖體。岸坡卸荷帶深度1m2m,隧洞進口洞臉基本穩(wěn)定。引水隧洞線地貌為中高山構(gòu)造侵蝕深切峽谷地貌，最高峰為銀盤山，高程1074m,最大高差550m。谷坡陡峻,坡度一般大于30橫向溝谷發(fā)育，山體多呈NW-SE向展布，溝谷多和斷裂伴生，使山脊多呈長條形。引水隧洞主要位于微風(fēng)化新鮮巖體內(nèi)，僅進口一帶位于弱風(fēng)化巖體內(nèi)。引水隧洞位于地下水位以下，地下水類型為基巖裂隙水?；鶐r裂隙水主要由上部第四系孔隙水、大氣降水及鄰近山體補給通過裂隙通道向沖溝及麻子河排泄。引水隧洞為圓形有壓洞，長3881.46m進口底板高程690.00m,末端底板高程673.40m底坡i=4.285%設(shè)計流量Q=10.38m3/&

4、引水隧洞根據(jù)不同的地質(zhì)條件，分別采用鋼筋混凝土襯砌和混凝土噴錨（濕噴）支護兩種支護形式。其中鋼筋混凝土襯砌段長約776.29m洞徑2.4m,襯砌厚0.35m。噴錨支護段長約3015.17m洞徑2.9m。由于洞線較長，共設(shè)有2個施工支洞，分別為1#、2#,長度分別為125m、87m。圍巖類別H類，天然密度24.526.5(kN/m3);凝聚力c=0.81.2(MPa);內(nèi)摩擦角=4045變形模量E0=1016(GPa)泊桑比少=0.20.25;飽和抗壓強度R60890=(MPa);單位抗力系數(shù)Ka=85135(MPa/cm);堅固系數(shù)F=812;經(jīng)過計算。洞頂開挖面處圍巖的原始應(yīng)力P0(kPa)

5、=1790.25圍巖無支護時的最大塑性區(qū)半徑Rmax(m)=1.4590。需要控制的塑性區(qū)半徑R(m)=1.5045。需要噴砼層提供的支護抗力Pi(kPa)=-149.59。施工期噴混凝土厚度S(m)=0.93;為負(fù)值，施工期不需要進行噴混凝土。運行期噴混凝土厚度S(m)=0.3605;運行時期不需要進行噴混凝土。引水隧洞于2005年6月貫通后，采用鋼筋混凝土襯砌長度為:334.3m為隧洞全長的7.9%。掛網(wǎng)噴混凝土襯砌長度為：637.724m,為隧洞全長的17.6%。不襯砌長度為2845.85m為隧洞全長的74.5%。寶石水電站于2006年6月順利發(fā)電，至今電站運行良好，經(jīng)過芬納(Fenner)用彈性理論計算圓形有壓隧洞在H類圍巖中不進