高压岔管首次充排水衬砌开裂规律与渗透特征

作者：陈晨; 曹瑞琅; 姚磊华; 刘立鹏; 王玉杰

来源：人民长江, 2019, 50(08): 136-171.

DOI：10.16232/j.cnki.1001-4179.2019.08.024

• 衬砌裂缝
• 流固耦合
• 裂缝开度
• 首次充排水
• 内水外渗
• 高压岔管

高压岔管首次充排水过程是影响衬砌裂缝产生和扩展规律、渗透规律以及长期受力特性的关键因素,亦是关乎结构安全与围岩稳定的重要工况。以阳江抽水蓄能电站钢筋混凝土高压岔管为工程背景,基于流固耦合方法,采用离散单元法(PFC2D)研究了首次充水裂缝开展位置与初始地应力的关系;然后,利用有限差分法(FLAC3D)分析了衬砌起裂过程和贯通临界压力,明确了首次充排水至平衡状态的衬砌渗透特性以及梯级排水条件下衬砌稳定性;最后,研究了钢筋和锚杆对衬砌结构力学特性的影响,并提出限裂设计参数优化方案。结果表明:内水压力2.8 MPa为衬砌起裂临界压力,继续增至4 MPa时衬砌结构裂缝贯通;裂缝是高压岔管充水期内水外渗和放空期外水压消散的重要渗流通道,衬砌结构配筋与锚杆支护是限制裂缝开度的关键措施;放空期高外水荷载作用下衬砌存在受压破坏风险,应对内水放空梯度进行严格控制。

• 单位
  中国水利水电科学研究院; 中国地质大学（北京）; 流域水循环模拟与调控国家重点实验室