水工隧洞钢筋混凝土衬砌水压致裂分析方法研究

作     者：周利 苏凯 汪洋 张妍珺 朱洪泽 伍鹤皋 ZHOU Li;SU Kai;WANG Yang;ZHANG Yanjun;ZHU Hongze;WU Hegao

作者机构：武汉大学水资源与水电工程科学国家重点实验室湖北武汉430072 长江勘测规划设计研究院湖北武汉430010 

出 版 物：《水利学报》 (Journal of Hydraulic Engineering)

年 卷 期：2021年第52卷第1期

页      面：21-33页

核心收录：

学科分类：08[工学] 0815[工学-水利工程] 081503[工学-水工结构工程] 

基　　金：国家自然科学基金项目(51879207) 

主　　题：水工隧洞 钢筋混凝土衬砌 水压致裂 内聚单元 有条件联合承载 

摘      要：引入具有水力耦合属性的内聚单元模拟衬砌裂缝、衬砌-围岩交界面,以反映缝隙的位移非连续特征以及内部压力水体的流动特性。结合渗流-应力间接耦合方法,提出了水工隧洞钢筋混凝土衬砌水压致裂算法,探究了衬砌裂缝发展历程、裂缝宽度演化以及缝隙内部水压力传递特征等,并基于此系统分析了衬砌-围岩有条件联合承载特性的影响。计算分析表明,隧洞充水加压过程中,衬砌裂缝促发与扩展过程短暂且密不可分,随之缝内水压力突增、内水外渗效应加剧;衬砌开裂后,缝内水压力沿衬砌径向的降低幅度非常小,量值较为接近于内水压力。有条件联合承载情况下,衬砌裂缝与衬砌-围岩交界面间隙所形成的水体流动通道可以起到传导水压力的作用,使得衬砌外水压力分布更为均匀;衬砌裂缝相对稳定,并且呈现数量少、间距大的分布特点,与衬砌压水试验结果更为吻合。