高压水工隧洞透水衬砌渗流-应力-损伤耦合分析方法研究

摘要：

在高压隧洞发电运行过程中,衬砌钢筋应力普遍小于设计预期,并未达到既安全又经济的效果.本文基于混凝土塑性损伤模型与透水衬砌理论,提出了透水衬砌渗流-应力-损伤耦合算法.基于大型通用有限元软件平台ABAQUS进行二次开发,通过Fortran语言调用实用程序GETVRM获取材料损伤,并利用子程序USDFLD实现了材料渗透系数随损伤的动态更新,完成了隧洞初次充水加压工况中衬砌损伤开裂的耦合分析过程,研究了衬砌损伤开裂、渗透孔压以及钢筋应力的演化特征,并探讨了衬砌与围岩有条件联合承载特性对耦合结果的影响.可以发现:计算所得的衬砌损伤开裂特征与衬砌压水试验结果吻合,完全联合承载与有条件联合承载两种情况下,衬砌钢筋应力表现出明显的差异,说明衬砌设计中未考虑衬砌与围岩相互脱离,即有条件联合承载,是隧洞发电运行时衬砌钢筋应力普遍小于设计预期的原因.本文提出的耦合算法所得到的结果与工程普遍规律相符,具有一定推广性,可以为衬砌设计问题提供一定参考.

关键词：透水衬砌、损伤开裂、耦合、钢筋应力、有条件联合承载

所属期刊栏目：49

分类号：TU457(土力学、地基基础工程)

资助基金：国家自然科学基金项目51579194;中央高校基本科研业务费专项资金项目2042017kf0202;国家重点研发计划2016YFC0401803

在线出版日期：2018-06-04（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共10页

页码：313-322