《高岩溫引水隧洞圍岩穩定性與支護襯砌設計方法研究》是2018年12月01日科學出版社出版的圖書，作者是李寧等。
基本介紹
- 書名：高岩溫引水隧洞圍岩穩定性與支護襯砌設計方法研究
- 作者：李寧等
- ISBN：9787030591715
- 頁數：413
- 定價：198.00元
- 出版社：科學出版社
- 出版時間：2018年12月01日
- 裝幀：平裝
- 開本：B5
內容簡介,圖書目錄,
內容簡介
本書首先對國內外高岩溫隧洞（道）的工程問題及研究現狀進行介紹與分析，圍繞新疆布侖口—公格爾水電站引水隧洞穿越高岩溫地區遇到的設計難題，通過現場試驗、室內試驗、模擬試驗、數值仿真試驗的手段對引水隧洞在不同開挖、不同支護階段的溫度場進行系統分析、研究。在此基礎上，對不同工況下溫度場引發的隧洞圍岩與支護、襯砌結構的溫度應力特徵及其變化規律進行分析、推導與數值求解，並推導出引水隧洞圍岩與支護結構在內水荷載下的溫度場、應力場耦合求解解析格式與數值求解方法及一種簡單方便的半解析方法——微步開挖模擬法。最後對洞室噴層材料、襯砌混凝土在不同養護溫度條件、不同工作溫差工況下的力學性質進行系統的室內試驗研究。綜合研究成果，初步提出高岩溫引水隧洞與支護襯砌結構的設計原則，並成功在布侖口—公格爾水電站高溫隧洞工程中得到套用。
圖書目錄
前言
1 高岩溫隧洞的工程背景與研究現狀 1
1.1 引言 1
1.2 高岩溫對地下洞室圍岩穩定及支護結構的影響 2
1.2.1 高岩溫隧洞（道）現狀 2
1.2.2 隧洞溫度場研究現狀 6
1.2.3 引水隧洞內外溫差下混凝土襯砌受力研究 10
1.3 高岩溫隧洞工程存在的問題 11
2 高岩溫引水隧洞的溫度場特性 14
2.1 隧洞溫度場基本理論 14
2.2 高岩溫隧洞未支護條件下傳熱解析解及參數影響 17
2.2.1 毛洞溫度場的基本假定及控制方程 17
2.2.2 方程求解 18
2.2.3 未支護條件下高溫隧洞傳熱特性及參數影響分析 22
2.3 高岩溫隧洞支護措施下傳熱解析解及參數影響 25
2.3.1 隧洞與支護結構溫度場的基本假定及控制方程 26
2.3.2 方程求解 28
2.3.3 支護條件下高溫隧洞傳熱特性及參數影響分析 35
2.4 高岩溫隧洞溫度場原位試驗結果與分析 44
2.4.1 原位試驗設計 44
2.4.2 高岩溫隧洞溫度測試 46
2.4.3 隧洞施工期溫度場變化規律分析 52
2.4.4 運行期溫度場變化規律 56
2.4.5 檢修期溫度場變化規律 66
2.5 高岩溫引水隧洞溫度場解析分析 73
2.5.1 隧洞圍岩與支護結構溫度場解析 73
2.5.2 複合襯砌模型溫度解析與實測對比 82
2.6 小結 87
3 高岩溫引水隧洞與支護結構熱力學參數與邊界條件 92
3.1 數值仿真試驗研究思路與方法 92
3.2 高岩溫隧洞與支護結構受力的參數影響 94
3.2.1 岩石相關參數隨溫度變化對支護結構受力的影響 94
3.2.2 支護材料特性隨溫度變化對支護結構受力的影響 99
3.2.3 圍岩及支護結構參數均隨溫度變化時支護結構受力分析 103
3.3 支護結構與圍岩黏結條件對支護結構受力影響分析 105
3.3.1 高溫條件下支護結構與圍岩間接觸條件的影響 105
3.3.2 高溫環境中混凝土與圍岩黏結強度室內試驗 106
3.3.3 接觸面不同狀態對支護結構受力影響分析 106
4 高岩溫引水隧洞的溫度應力特性 110
4.1 高溫差下隧洞圍岩與支護系統溫度應力現場試驗 110
4.1.1 現場試驗布置 110
4.1.2 試驗內容 110
4.1.3 不同隔熱材料對襯砌應力影響分析 116
4.1.4 不同工況下不同隔熱層襯砌環向應力分析 117
4.1.5 不同工況下不同襯砌徑向應力分析 124
4.1.6 襯砌裂縫成因分析 130
4.1.7 無襯砌設計時噴層應力測試與分析 131
4.1.8 無襯砌設計時噴層應變測試與分析 153
4.1.9 無襯砌方案隧洞溫度-應力耦合規律研究 158
4.2 高溫差下襯砌結構熱應力模型試驗 165
4.2.1 模型試驗方案設計 165
4.2.2 溫度載入方法及方案 171
4.2.3 數據測量及記錄 173
4.2.4 試驗結果分析 177
4.2.5 小結 192
4.3 高溫差下隧洞與襯砌結構溫度應力數值仿真試驗 193
4.3.1 數值分析邊界條件 194
4.3.2 Ⅲ圍岩洞段支護受力分析 197
4.3.3 Ⅳ類圍岩高溫洞段隧洞與襯砌受力分析 227
4.3.4 Ⅴ類圍岩與襯砌結構受力分析 266
4.3.5 噴層結構替代襯砌結構的可行性分析 283
4.3.6 小結 295
5 高岩溫引水隧洞在內水壓力下支護結構溫度-應力耦合機制 297
5.1 隧洞圍岩與襯砌TM 準耦合解析解分析 297
5.1.1 隧洞無襯砌支護下溫度場、應力場耦合機制分析 297
5.1.2 隧洞襯砌支護下溫度場、應力場耦合機制分析 301
5.1.3 隧洞與支護結構溫度場、應力場耦合求解的“微步開挖模型” 319
5.1.4 不同荷載對襯砌TM 耦合影響分析 321
5.1.5 現場實驗結果 328
5.2 內水及溫度荷載作用下的支護結構受力解析解分析 331
5.2.1 內水荷載作用下支護結構解析解 331
5.2.2 內水及溫度共同作用下的應力分析 333
5.2.3 算例分析 333
5.3 內水及溫度荷載作用下圍岩與支護結構有限元分析 336
5.3.1 瞬態溫度、應力耦合分析 336
5.3.2 內水荷載下的應力分析 338
5.3.3 溫度荷載及內水荷載疊加下應力分析 338
5.4 高岩溫引水隧洞支護設計原則 340
5.4.1 基本原則 340
5.4.2 具體設計與施工措施建議 341
5.5 小結 343
6 高岩溫引水隧洞的噴層與襯砌混凝土結構抗高溫特性 345
6.1 高岩溫對混凝土的影響 345
6.1.1 高岩溫對纖維混凝土的影響 345
6.1.2 高溫下噴層混凝土的抗折強度變化規律及機理 350
6.1.3 不均勻溫度場養護條件下噴層混凝土的強度特徵 354
6.1.4 不均勻溫度梯度下噴層的熱應力特徵 358
6.1.5 熱應力作用下的噴層抗拉強度 367
6.1.6 不均勻溫度梯度下混凝土強度劣化機理分析 375
6.2 襯砌混凝土在反覆溫度梯度與乾濕循環條件下的強度特徵 377
6.2.1 試驗方案 377
6.2.2 試驗結果分析 378
7 布侖口—公格爾水電站高岩溫引水隧洞設計實例 387
7.1 工程概況 387
7.2 噴層支護方案 388
7.2.1 Ⅱ類花崗岩高溫洞段 388
7.2.2 Ⅲ類圍岩高溫洞段 388
7.3 二次襯砌方案 391
7.3.1 Ⅲ類圍岩高溫洞段 391
7.3.2 Ⅳ類圍岩高溫洞段 392
7.4 工程設計 393
7.4.1 基本原則 393
7.4.2 推薦設計方案 393
7.4.3 配筋 396
7.5 高岩溫引水隧洞特殊施工措施 398
7.5.1 降溫方案確定 398
7.5.2 降溫方案優選 399
8 結語 400
參考文獻 407
1 高岩溫隧洞的工程背景與研究現狀 1
1.1 引言 1
1.2 高岩溫對地下洞室圍岩穩定及支護結構的影響 2
1.2.1 高岩溫隧洞（道）現狀 2
1.2.2 隧洞溫度場研究現狀 6
1.2.3 引水隧洞內外溫差下混凝土襯砌受力研究 10
1.3 高岩溫隧洞工程存在的問題 11
2 高岩溫引水隧洞的溫度場特性 14
2.1 隧洞溫度場基本理論 14
2.2 高岩溫隧洞未支護條件下傳熱解析解及參數影響 17
2.2.1 毛洞溫度場的基本假定及控制方程 17
2.2.2 方程求解 18
2.2.3 未支護條件下高溫隧洞傳熱特性及參數影響分析 22
2.3 高岩溫隧洞支護措施下傳熱解析解及參數影響 25
2.3.1 隧洞與支護結構溫度場的基本假定及控制方程 26
2.3.2 方程求解 28
2.3.3 支護條件下高溫隧洞傳熱特性及參數影響分析 35
2.4 高岩溫隧洞溫度場原位試驗結果與分析 44
2.4.1 原位試驗設計 44
2.4.2 高岩溫隧洞溫度測試 46
2.4.3 隧洞施工期溫度場變化規律分析 52
2.4.4 運行期溫度場變化規律 56
2.4.5 檢修期溫度場變化規律 66
2.5 高岩溫引水隧洞溫度場解析分析 73
2.5.1 隧洞圍岩與支護結構溫度場解析 73
2.5.2 複合襯砌模型溫度解析與實測對比 82
2.6 小結 87
3 高岩溫引水隧洞與支護結構熱力學參數與邊界條件 92
3.1 數值仿真試驗研究思路與方法 92
3.2 高岩溫隧洞與支護結構受力的參數影響 94
3.2.1 岩石相關參數隨溫度變化對支護結構受力的影響 94
3.2.2 支護材料特性隨溫度變化對支護結構受力的影響 99
3.2.3 圍岩及支護結構參數均隨溫度變化時支護結構受力分析 103
3.3 支護結構與圍岩黏結條件對支護結構受力影響分析 105
3.3.1 高溫條件下支護結構與圍岩間接觸條件的影響 105
3.3.2 高溫環境中混凝土與圍岩黏結強度室內試驗 106
3.3.3 接觸面不同狀態對支護結構受力影響分析 106
4 高岩溫引水隧洞的溫度應力特性 110
4.1 高溫差下隧洞圍岩與支護系統溫度應力現場試驗 110
4.1.1 現場試驗布置 110
4.1.2 試驗內容 110
4.1.3 不同隔熱材料對襯砌應力影響分析 116
4.1.4 不同工況下不同隔熱層襯砌環向應力分析 117
4.1.5 不同工況下不同襯砌徑向應力分析 124
4.1.6 襯砌裂縫成因分析 130
4.1.7 無襯砌設計時噴層應力測試與分析 131
4.1.8 無襯砌設計時噴層應變測試與分析 153
4.1.9 無襯砌方案隧洞溫度-應力耦合規律研究 158
4.2 高溫差下襯砌結構熱應力模型試驗 165
4.2.1 模型試驗方案設計 165
4.2.2 溫度載入方法及方案 171
4.2.3 數據測量及記錄 173
4.2.4 試驗結果分析 177
4.2.5 小結 192
4.3 高溫差下隧洞與襯砌結構溫度應力數值仿真試驗 193
4.3.1 數值分析邊界條件 194
4.3.2 Ⅲ圍岩洞段支護受力分析 197
4.3.3 Ⅳ類圍岩高溫洞段隧洞與襯砌受力分析 227
4.3.4 Ⅴ類圍岩與襯砌結構受力分析 266
4.3.5 噴層結構替代襯砌結構的可行性分析 283
4.3.6 小結 295
5 高岩溫引水隧洞在內水壓力下支護結構溫度-應力耦合機制 297
5.1 隧洞圍岩與襯砌TM 準耦合解析解分析 297
5.1.1 隧洞無襯砌支護下溫度場、應力場耦合機制分析 297
5.1.2 隧洞襯砌支護下溫度場、應力場耦合機制分析 301
5.1.3 隧洞與支護結構溫度場、應力場耦合求解的“微步開挖模型” 319
5.1.4 不同荷載對襯砌TM 耦合影響分析 321
5.1.5 現場實驗結果 328
5.2 內水及溫度荷載作用下的支護結構受力解析解分析 331
5.2.1 內水荷載作用下支護結構解析解 331
5.2.2 內水及溫度共同作用下的應力分析 333
5.2.3 算例分析 333
5.3 內水及溫度荷載作用下圍岩與支護結構有限元分析 336
5.3.1 瞬態溫度、應力耦合分析 336
5.3.2 內水荷載下的應力分析 338
5.3.3 溫度荷載及內水荷載疊加下應力分析 338
5.4 高岩溫引水隧洞支護設計原則 340
5.4.1 基本原則 340
5.4.2 具體設計與施工措施建議 341
5.5 小結 343
6 高岩溫引水隧洞的噴層與襯砌混凝土結構抗高溫特性 345
6.1 高岩溫對混凝土的影響 345
6.1.1 高岩溫對纖維混凝土的影響 345
6.1.2 高溫下噴層混凝土的抗折強度變化規律及機理 350
6.1.3 不均勻溫度場養護條件下噴層混凝土的強度特徵 354
6.1.4 不均勻溫度梯度下噴層的熱應力特徵 358
6.1.5 熱應力作用下的噴層抗拉強度 367
6.1.6 不均勻溫度梯度下混凝土強度劣化機理分析 375
6.2 襯砌混凝土在反覆溫度梯度與乾濕循環條件下的強度特徵 377
6.2.1 試驗方案 377
6.2.2 試驗結果分析 378
7 布侖口—公格爾水電站高岩溫引水隧洞設計實例 387
7.1 工程概況 387
7.2 噴層支護方案 388
7.2.1 Ⅱ類花崗岩高溫洞段 388
7.2.2 Ⅲ類圍岩高溫洞段 388
7.3 二次襯砌方案 391
7.3.1 Ⅲ類圍岩高溫洞段 391
7.3.2 Ⅳ類圍岩高溫洞段 392
7.4 工程設計 393
7.4.1 基本原則 393
7.4.2 推薦設計方案 393
7.4.3 配筋 396
7.5 高岩溫引水隧洞特殊施工措施 398
7.5.1 降溫方案確定 398
7.5.2 降溫方案優選 399
8 結語 400
參考文獻 407
