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摘要
水工隧洞长年运行会出现裂缝、磨损、掉块、冲坑等缺陷，极大影响工程安全。针对水工隧洞衬砌底板冲坑产生的原因及其对结构安全的影响问题，开展隧洞断面水力特征参数的数值模拟，从水力学角度分析衬砌底板冲坑产生的原因，并开展运行和检修工况下不同冲坑深度对衬砌结构受力的影响分析，结合监测数据与模拟成果对冲坑所在位置截面承载能力进行验算，结果表明：隧洞底板流速与紊动能均较大，在运行过程中受高速水流冲蚀作用最强，也最容易产生破坏。冲坑形成后主要对隧洞底板和边墙弯矩的对称性及数值影响较大，对轴力及剪力影响较小。受内外水压力控制的差异，相对于检修工况，运行工况下冲坑对结构安全的影响更加明显，冲坑导致截面抗弯刚度显著减小，随着冲坑深度增加，抗弯承载力逐渐减小，工程运行中应重点关注运行工况下底板混凝土的冲刷情况。
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单位水沙科学与水利水电工程国家重点实验室; 清华大学; 清华四川能源互联网研究院
