水-溫作用下水工隧洞鋼筋混凝土襯砌開裂特性 | 華中科技大學學報（自然科學版）

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華中科技大學學報（自然科學版） 2020, Vol. 48 Issue (12): 114-120 DOI10.13245/j.hust.201220

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欄目：土木工程

水-溫作用下水工隧洞鋼筋混凝土襯砌開裂特性

蘇凱 ^{a , b} ，王博士 ^a ，王文超 ^c ，朱洪澤 ^a

a. 武漢大學水資源與水電工程科學國家重點實驗室，湖北武漢 430072

b. 武漢大學水工巖石力學教育部重點實驗室；海綿城市建設水系統科學湖北省重點實驗室，湖北武漢 430072

c. 美的置業集團有限公司，廣東佛山 528311

摘要考慮水工隧洞初次充水加壓過程和溫度場演化的時差性，采用塑性-損傷-接觸特征的多裂縫混凝土本構模型，結合某發電引水隧洞實例，研究水工隧洞鋼筋混凝土襯砌結構在內水壓與溫度場聯合作用下的開裂特征；同時針對內水水溫與外圍圍巖的溫度傳導過程，對水工隧洞初次充水加壓過程中不同加壓和溫降的疊加作用下襯砌開裂特征進行對比分析．數值分析結果表明：水工隧洞初次充水運行時，溫降的同步作用導致襯砌結構開裂時機提前，致使裂縫寬度的普遍增大和裂縫條數的減少；水-溫聯合作用下，提高隧洞充水加壓速度將增加集中裂縫的最大寬度，并對襯砌結構裂縫分布有較大影響；襯砌-圍巖之間的熱傳遞并不改變襯砌最大裂縫產生的位置，而會降低襯砌裂縫的最大寬度．

關鍵詞水工隧洞；鋼筋混凝土襯砌；初次充水；聯合作用；裂縫寬度

Study on cracks of reinforced concrete lining of hydraulic tunnel under the combined action of water pressure and temperature load

SU Kai ^{a , b} ， WANG Boshi ^a ， WANG Wenchao ^c ， ZHU Hongze ^a

a. State Key Laboratory of Water Resources and Hydropower Engineering Science，Wuhan University，Wuhan 430072，China

b. Key Laboratory of Rock Mechanics in Hydraulic Structural Engineering (Ministry of Education)；Hubei Provincial Key Laboratory of Water System Science for Sponge City Construction，Wuhan University，Wuhan 430072，China

c. Midea Real Estate Group Limited Company，Foshan 528311，Guangdong China

Abstract The plastic-damage-contact constitutive model for concrete was applied to study the cracking characteristics of the concrete lining of hydraulic tunnel，under the combined action of water pressure and temperature load，and the time difference between the first water-filling process and temperature field change was especially considered．And the combined effect of water-filling speed and temperature load for concrete lining was discussed by taking temperature conduction and mechanics characteristic of concrete lining into account．The result shows that the synchronous effect of temperature drop leads to crack earlier and generally increases the crack width and decreases the amount of cracks when the hydraulic tunnel operates with water for the first time．Under the combined action，increasing the velocity of filling tunnel increases the maximum width of concentrated crack and has a great influence on the crack distribution of lining structure．The thermal transmission between lining and surrounding rock has little effect on the crack position，but decreases the maximum crack width．

Keywords hydraulic tunnel ; reinforced concrete lining ; first filling ; pressure-temperature action ; crack width

基金資助國家自然科學基金資助項目(51879207)

中圖分類號TV672.1

文獻標志碼A

文章編號1671-4512(2020)12-0114-07

參考文獻

[1] 佘磊，王玉杰，曹瑞瑯，等．高壓水工隧洞鋼筋混凝土襯砌裂縫開度計算方法評析[J]．水利水電技術，2018，49(8)：142-149．
[2] 卞康，肖明．高壓水工隧洞鋼筋混凝土襯砌開裂滲漏研究[J]．巖石力學與工程學報，2010，29(S2)：3647-3654．
[3] 蘇凱，伍鶴皋，周創兵．內水壓力下水工隧洞襯砌與圍巖承載特性研究[J]．巖土力學，2010，31(8)：2407-2412．
[4] 鐘建文，谷兆祺，彭守拙．高壓隧洞襯砌設計配筋研究[J]．水力發電學報，2007，26(2)：42-46．
[5] 伍鶴皋，尚斌，蘇凱．高壓隧洞透水襯砌結構研究[J]．武漢大學學報(工學版)，2011，44(3)：321-325．
[6] 湯雷，李紅，謝揚，等．水工隧洞襯砌裂縫檢測與安全分級評價[J]．水利水電技術，2018，49(3)：135-141．
[7] 陳晨，曹瑞瑯，姚磊華，等．考慮主筋約束作用的高壓水工隧洞襯砌裂縫開度研究[J]．水利水電技術，2018，49(11)：75-81．
[8] 彭守拙，鐘建文，谷兆祺．考慮隧洞充水過程的襯砌裂縫寬度計算[J]．水利水電科技進展，2010，30(4)： 71-74．
[9] 李寧，馬玉擴，孫靜．引水洞襯砌裂縫的影響及灌漿處理仿真分析[J]．巖土力學，2001，22(2)：163-166．
[10] 卞康，肖明．水工隧洞襯砌水壓致裂過程的滲流-損傷-應力耦合分析[J]．巖石力學與工程學報，2010，29(S2)：3769-3776．
[11] 周利，蘇凱，周亞峰，等．高壓水工隧洞透水襯砌滲
流-應力-損傷耦合分析方法研究[J]．水利學報，2018，49(3)：313-322．
[12] 崔建華，蘇杰，謝小玲．某船閘輸水隧洞施工期—運行期裂縫成因與分析[J]．水電能源科學，2013，31(10)： 125-128．
[13] 史潔，曹小武．水工輸水隧洞襯砌結構裂縫成因及溫度應力敏感性分析研究[J]．中國農村水利水電，2012，33(7)：123-126．
[14] 樊啟祥，段亞輝．水工隧洞襯砌混凝土溫控防裂創新與實踐[M]．北京：中國水利水電出版社，2015．
[15] 段亞輝，方朝陽，樊啟祥，等．三峽永久船閘輸水洞襯砌混凝土施工期溫度現場試驗研究[J]．巖石力學與工程學報，2006，25(1)：128-135．
[16] 賈曉云，林寶龍，朱永全．大跨暗涵襯砌混凝土溫度數值分析與裂縫控制[J]．巖土力學，2010，31(7)：2270-2275．
[17] HEE S C，JEFFERSON A D．A new model for simulating cracks in cementitious composites[J]．Proceedings of the Institution of Civil Engineers-Engineering and Com- putational Mechanics，2008，161(1)：3-16．
[18] JEFFERSON A D，MIHAI I C．The simulation of crack opening-closing and aggregate interlock behaviour in finite element concrete models[J]．International Journal for Numerical Methods in Engineering，2015，104(1)：48-78．
[19] JEFFERSON A.D，MIHAI I C，TENCHEV R，et al．A plastic-damage-contact constitutive model for concrete with smoothed evolution functions[J]．Computers & Structures，2016，169(6)：40-56．
[20] 劉運林，葉獻國，種迅，等．鋼筋混凝土黏結滑移曲線研究與數值模擬[J]．工業建筑，2015，45(3)：66-69

文獻來源

蘇凱, 王博士, 王文超, 朱洪澤. 水-溫作用下水工隧洞鋼筋混凝土襯砌開裂特性[J]. 華中科技大學學報（自然科學版）, 2020, 48(12): 114-120
DOI:10.13245/j.hust.201220

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