南水北調(diào)中線某雙洞線輸水隧洞間距優(yōu)選.pdf

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1、第37卷第9期人民黃河VO1．37．No．92015年9月YELLOWRIVERSep．，2015【工程勘測設(shè)計】南水北調(diào)中線某雙洞線輸水隧洞問距優(yōu)選傅建，孫留穎，于銳鋒。(1．華北水利水電大學(xué)，河南鄭州450011；2．黃河勘測規(guī)劃設(shè)計有限公司，河南鄭州450003；3．深圳市水務(wù)規(guī)劃設(shè)計院，廣東深圳518036)摘要：以南水北調(diào)中線某雙洞線輸水隧洞為例，利用ANSYS有限元軟件，建立其地下輸水隧洞洞室的整體三維非線性有限元計算模型，選取不同洞間距進(jìn)行三維整體仿真分析，對洞周圍巖穩(wěn)定性作出初步判定，并對輸水隧洞洞間距進(jìn)行了優(yōu)選，確定了輸水隧洞的合理間距。結(jié)果表明：輸水隧

2、洞地下洞室圍巖的整體穩(wěn)定性較好，兩洞間巖體厚度取19m較為合理，此時洞身各個方向的最大應(yīng)力值都小于C30混凝土的軸心抗壓設(shè)計值，最大位移相對較小，且在控制范圍內(nèi)，洞身的構(gòu)造設(shè)計滿足安全要求。關(guān)鍵詞：輸水隧洞；合理間距；ANSYS；圍巖穩(wěn)定；優(yōu)化設(shè)計中圖分類號：TV651．3文獻(xiàn)標(biāo)志碼：Adoi：10．3969／j．issn．1000—1379．2015．09．026輸水隧洞是南水北調(diào)中線工程的重要組成部分，證其施工、作業(yè)的安全及經(jīng)濟(jì)上的合理性。其中地下輸水隧洞洞室圍巖是否穩(wěn)定是工程的重大技1隧洞優(yōu)化模型的建立術(shù)問題¨I2。隧洞各洞室跨度較大，應(yīng)力、變形狀態(tài)復(fù)雜，巖體賦存地

3、應(yīng)力環(huán)境的改變導(dǎo)致的巖體力學(xué)特性以南水北調(diào)中線京石段應(yīng)急供水工程的某一輸水的變異，以及設(shè)計荷載的增值，都將顯著影響地下輸水隧洞為例，其擔(dān)負(fù)著向北京應(yīng)急供水及中線工程全線洞室的圍巖穩(wěn)定及支護(hù)方案。雙洞線地下輸水隧洞結(jié)貫通后向京、津、河北北部受水區(qū)輸水的任務(wù)。該隧洞構(gòu)設(shè)計、施工等方面具有眾多復(fù)雜因素，為了保證地下為雙洞線圓拱直墻型無壓流隧洞，兩洞間巖體厚度為輸水洞室的穩(wěn)定和安全運行，必須建立地下輸水洞室19rn。工程全長1800m，其中洞身長1650m、進(jìn)口連整體三維非線性有限元計算模型，進(jìn)行三維整體仿真接段長65m、出口連接段長85m。隧洞設(shè)計流量125分析，并以此對洞周圍

4、巖穩(wěn)定性作出初步判定，確定地131／s，加大流量150m／s。進(jìn)口漸變段起點處渠道設(shè)下洞室的合理間距。計水位65．988m，設(shè)計水深4．500m，加大水位66．510隧洞間距優(yōu)化是近年來非常受關(guān)注的一項研究課m，加大水深5．022m；出口漸變段終點處渠道設(shè)計水題。龔建伍等結(jié)合小凈距隧道工程特點，分別建立位65．643ITI，設(shè)計水深4．500m，加大水位66．135m，了不同跨度小凈距隧道有限元計算模型，對施工時隧加大水深4．992m?。道力學(xué)特征及圍巖穩(wěn)定性進(jìn)行了分析；王偉等4以雙采用ANSYS軟件，擬定模型計算范圍為：隧洞外線盾構(gòu)越江隧道為背景，采用Marc軟件，分析

5、了8種側(cè)取50m，洞上、下巖體取30m。隧洞圍巖兩側(cè)地基不同間距下后建隧道施工對先建隧道的影響；朱莉施加水平約束，隧洞下圍巖底面為豎直約束，其余結(jié)構(gòu)等在V級圍巖條件下運用有限差分軟件Flac3D建面為自由面。據(jù)地質(zhì)勘察資料，隧洞進(jìn)口部位圍巖為立三維彈塑性模型，比較小間距隧道在不同間距時塑Ⅳ類，屬穩(wěn)定性較差的巖石，但洞內(nèi)絕大部分巖體屬性性區(qū)、圍巖應(yīng)力和位移的分布特點及變化規(guī)律；王輝單一，屬于弱、微風(fēng)化巖體，工程地質(zhì)條件較好。該區(qū)等利用有限元分析軟件ABAQUS的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計語言地下水為第四系孔隙潛水和基巖裂隙水，受季節(jié)影響Python編程，對某擬建大跨度小凈距隧道不同扁平率變化

6、較大，鉆探期間進(jìn)口鉆孑L穩(wěn)定水位為59．6～73．2m，出口鉆孔穩(wěn)定水位為60．1—70．7m，內(nèi)水壓力為隧及其間距進(jìn)行了參數(shù)化設(shè)計?？梢?，在隧道斷面形式洞輸水時的水壓力。作用荷載山巖壓力取豎向g=及合理間距優(yōu)化方面許多學(xué)者取得了有意義的結(jié)論。但是，相關(guān)文獻(xiàn)中鮮有利用有限元軟件ANSYS對不同收稿日期：2015—02—18流量下大型雙洞線輸水隧洞的合理隧洞間距優(yōu)化的研基金項目：河南省交通運輸廳科技項目(2012P51)；河南省教究。筆者對此進(jìn)行了研究，旨在為得出合理的雙洞線育廳重點科技項目(14B580001)。作者簡介：傅建(1964一)，女，浙江江山人，講師，主要從事

7、建輸水隧道間距提供一種新的思路，有助于提高輸水隧筑設(shè)計方面的研究工作。道的空間利用率，增強輸水隧洞周邊圍巖的穩(wěn)定性，保E—mail：tank0371@163．corn·95·人民黃河2015年第9期56．40kPa，水平向g=17．55kPa。為減小地下水對襯砌的壓力，在隧洞拱腳部位打排水孔減壓，地下水位計算至拱腳排水孔處。根據(jù)閘室的應(yīng)用情況，閘室的計算工況為C1(完建情況1，無地下水)、C2(完建情況2，有地下水)、C3(正常運行1，通過設(shè)計流量+無地下水)、C4(正常運行2，通過設(shè)計流量+地下水)、c5(校起點距『硼核情況