圆形引水隧洞喷砼衬砌的计算探讨

1、圆形引水隧洞喷砼衬砌的计算探讨摘要：圆形隧洞在开挖完成后，通过弹性理论基础知识进行计算，了解围岩塑性区的开展程度，简单推求围岩岩塑性变形的最大半径，从而进行喷混凝土厚度计算，解决了在隧洞计算时对锚喷衬砌隧洞工程类比法分析判断，给出了一个相对简单的理论计算参考值。关键词：圆形隧洞塑性区半径喷混凝土厚度计算在岩体中开挖隧洞以后，岩体的原始应力状态遭到破坏，应力产生重新分布，围岩产生变形，隧洞的周围产生了一个塑性区。随着塑性区的开展，围岩就会失稳。所以，如果在隧洞开挖以后及时的喷混凝土进行衬砌，就可防止围岩的变形，控制塑性区的开展，达到稳定围岩的作用。此时喷混凝土层将承受围岩的变形压力Pi的作用，围

2、岩的变形压力Pi可以根据芬纳（Fenner）用弹性理论导得下列公式计算：在工程中的实际应用：宝石水电站工程的主要建筑物包括拦河坝、引水建筑物和发电厂房等。根据水利水电工程等级划分及洪水标准（SL-252-2000）规定，宝石水电站装机24MW,工程规模为小（1）型工程，工程等级为W级，主要建筑物按4级设计，次要建筑物按5级设计。拦河坝洪水标准:按50年重现期设计,200年重现期校核；厂房洪水标准:50年重现期设计,100年重现期校核。麻子河宝石电站装机为24MW,年发电量1.2359亿kW-h引水隧洞：引水隧洞进口岸坡属反向结构岩质边坡，由条带条痕状混合岩构成，弱微风化状，节理不发育，属整体状

3、块状结构岩体。岸坡卸荷带深度1m2m,隧洞进口洞脸基本稳定。引水隧洞线地貌为中高山构造侵蚀深切峡谷地貌，最高峰为银盘山，高程1074m,最大高差550m。谷坡陡峻,坡度一般大于30横向沟谷发育，山体多呈NW-SE向展布，沟谷多和断裂伴生，使山脊多呈长条形。引水隧洞主要位于微风化新鲜岩体内，仅进口一带位于弱风化岩体内。引水隧洞位于地下水位以下，地下水类型为基岩裂隙水。基岩裂隙水主要由上部第四系孔隙水、大气降水及邻近山体补给通过裂隙通道向冲沟及麻子河排泄。引水隧洞为圆形有压洞，长3881.46m进口底板高程690.00m,末端底板高程673.40m底坡i=4.285%设计流量Q=10.38m3/&

4、引水隧洞根据不同的地质条件，分别采用钢筋混凝土衬砌和混凝土喷锚（湿喷）支护两种支护形式。其中钢筋混凝土衬砌段长约776.29m洞径2.4m,衬砌厚0.35m。喷锚支护段长约3015.17m洞径2.9m。由于洞线较长，共设有2个施工支洞，分别为1#、2#,长度分别为125m、87m。围岩类别H类，天然密度24.526.5(kN/m3);凝聚力c=0.81.2(MPa);内摩擦角=4045变形模量E0=1016(GPa)泊桑比少=0.20.25;饱和抗压强度R60890=(MPa);单位抗力系数Ka=85135(MPa/cm);坚固系数F=812;经过计算。洞顶开挖面处围岩的原始应力P0(kPa)

5、=1790.25围岩无支护时的最大塑性区半径Rmax(m)=1.4590。需要控制的塑性区半径R(m)=1.5045。需要喷砼层提供的支护抗力Pi(kPa)=-149.59。施工期喷混凝土厚度S(m)=0.93;为负值，施工期不需要进行喷混凝土。运行期喷混凝土厚度S(m)=0.3605;运行时期不需要进行喷混凝土。引水隧洞于2005年6月贯通后，采用钢筋混凝土衬砌长度为:334.3m为隧洞全长的7.9%。挂网喷混凝土衬砌长度为：637.724m,为隧洞全长的17.6%。不衬砌长度为2845.85m为隧洞全长的74.5%。宝石水电站于2006年6月顺利发电，至今电站运行良好，经过芬纳(Fenner)用弹性理论计算圆形有压隧洞在H类围岩中不进