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正版 高岩温引水隧洞围岩稳定性与支护衬砌设计方法研究 李宁 等
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前言
1 高岩温隧洞的工程背景与研究现状
1.1 引言
1.2 高岩温对地下洞室围岩稳定及支护结构的影响
1.2.1 高岩温隧洞(道)现状
1.2.2 隧洞温度场研究现状
1.2.3 引水隧洞内外温差下混凝土衬砌受力研究
1.3 高岩温隧洞工程存在的问题
2 高岩温引水隧洞的温度场特性
2.1 隧洞温度场基本理论
2.2 高岩温隧洞未支护条件下传热解析解及参数影响
2.2.1 毛洞温度场的基本假定及控制方程
2.2.2 方程求解
2.2.3 未支护条件下高温隧洞传热特性及参数影响分析
2.3 高岩温隧洞支护措施下传热解析解及参数影响
2.3.1 隧洞与支护结构温度场的基本假定及控制方程
2.3.2 方程求解
2.3.3 支护条件下高温隧洞传热特性及参数影响分析
2.4 高岩温隧洞温度场原位试验结果与分析
2.4.1 原位试验设计
2.4.2 高岩温隧洞温度测试
2.4.3 隧洞施工期温度场变化规律分析
2.4.4 运行期温度场变化规律
2.4.5 检修期温度场变化规律
2.5 高岩温引水隧洞温度场解析分析
2.5.1 隧洞围岩与支护结构温度场解析
2.5.2 复合衬砌模型温度解析与实测对比
2.6 小结
3 高岩温引水隧洞与支护结构热力学参数与边界条件
3.1 数值仿真试验研究思路与方法
3.2 高岩温隧洞与支护结构受力的参数影响
3.2.1 岩石相关参数随温度变化对支护结构受力的影响
3.2.2 支护材料特性随温度变化对支护结构受力的影响
3.2.3 围岩及支护结构参数均随温度变化时支护结构受力分析
3.3 支护结构与围岩黏结条件对支护结构受力影响分析
3.3.1 高温条件下支护结构与围岩间接触条件的影响
3.3.2 高温环境中混凝土与围岩黏结强度室内试验
3.3.3 接触面不同状态对支护结构受力影响分析
4 高岩温引水隧洞的温度应力特性
4.1 高温差下隧洞围岩与支护系统温度应力现场试验
4.1.1 现场试验布置
4.1.2 试验内容
4.1.3 不同隔热材料对衬砌应力影响分析
4.1.4 不同工况下不同隔热层衬砌环向应力分析
4.1.5 不同工况下不同衬砌径向应力分析
4.1.6 衬砌裂缝成因分析
4.1.7 无衬砌设计时喷层应力测试与分析
4.1.8 无衬砌设计时喷层应变测试与分析
4.1.9 无衬砌方案隧洞温度一应力耦合规律研究
4.2 高温差下衬砌结构热应力模型试验
本书先对国内外高岩温隧洞(道)的工程问题及研究现状进行介绍与分析,围绕新疆布仑口—公格尔水电站引水隧洞穿越高岩温地区遇到的设计难题,通过现场试验、室内试验、模拟试验、数值仿真试验的手段对引水隧洞在不同开挖、不同支护阶段的温度场进行系统分析、研究。在此基础上,对不同工况下温度场引发的隧洞围岩与支护、衬砌结构的温度应力特征及其变化规律进行分析、推导与数值求解,并推导出引水隧洞围岩与支护结构在内水荷载下的温度场、应力场耦合求解解析格式与数值求解方法及一种简单方便的半解析方法——微步开挖模拟法。*后对洞室喷层材料、衬砌混凝土在不同养护温度条件、不同工作温差工况下的力学性质进行系统的室内试验研究。综合研究成果,初步提出高岩温引水隧洞与支护衬砌结构的设计原则,并成功在布仑口—公格尔水电站高温隧洞工程中得到应用。
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