一、柘溪水电站引水隧洞钢筋混凝土衬砌非线性有限元计算研究（论文文献综述）
兰伟钦,肖明[1]（2021）在《考虑钢筋滑移效应的高压隧洞衬砌配筋计算方法》文中研究指明在高压水工隧洞混凝土衬砌限裂配筋计算中,为获得满足限裂要求又经济合理的配筋方案,基于三维损伤有限元,采用钢筋混凝土组合力学模式,引入混凝土弹性损伤模型,建立考虑钢筋滑移效应的应力迭代计算方法,根据水工隧洞衬砌限裂设计原则确定配筋计算流程。将此方法应用于鲁地拉水电站引水隧洞的配筋计算表明,钢筋应力及配筋面积与实际较为吻合。
郑怀丘[2]（2020）在《长距离盾构输水隧洞双层衬砌结构力学特性研究》文中指出随着城市经济的快速发展,城市用水问题日益严重,为有效解决这一问题,跨区域调水工程是一项灵活、可靠的解决方案。本文以盾构输水隧洞双层衬砌结构作为研究对象,开展结构原位试验和数值仿真工作。根据现场的监测资料,初步分析了衬砌结构在外部水土压力下结构的受力变形响应。在此基础上,采用有限单元法建立三维精细化模型,进一步分析了双层衬砌结构在不同内水压力、不同地质条件以及施加预应力措施等条件下,衬砌结构的变形特征和力学特性,为长距离输水隧洞双层衬砌结构设计提供理论指导与技术支撑。本文的主要工作和研究结果总结如下:（1）简述了原位试验的工程地质和结构设计,依据监测数据对外衬管片的应力状态进行了初步分析,在此基础上建立了管片整环三维有限元模型,并与监测数据进行对比分析,结果较为一致,验证了模型的合理性;（2）建立双层复合衬砌三维有限元数值模型,分析了结构体系在内压为0.0～0.8MPa的力学响应和变形特性,根据数值预测,建议输水隧洞运营内压不宜超过0.4MPa;（3）通过研究管片环向变形、接缝张开量及螺栓应力,探究围岩参数的敏感性,数值计算结果表明,对于单一围岩,围岩约束效果随着围岩强度的增大而减小;对于上软下硬围岩,随着围岩差异性增大,对结构体系的变形较为不利;（4）初步分析了预应力措施对双层复合衬砌力学特性的影响,当内水压力超过0.35MPa时,应考虑施加预应力措施,以提高双层衬砌结构承载能力。
杨帆[3]（2019）在《盾构隧洞预应力复合衬砌计算模型与承载性能》文中研究指明盾构隧洞预应力复合衬砌是首次在我国南水北调中线穿黄隧洞中提出的一种新型复合衬砌,该衬砌由外衬管片衬砌和内衬环锚预应力衬砌组合形成,为盾构输水隧洞在不良地质条件下面临大断面、深埋深、高内压、高防渗要求等技术难题时提供了一个新的解决方案。然而目前预应力复合衬砌在全世界范围内仅有穿黄隧洞一例,与之相关的设计理论、计算模型、工程实践经验等还不够完善,其内外衬传力机理与承载性能尚不明晰。因此,本文采用理论分析、数值模拟等研究手段,结合现场监测、模型试验等研究成果,对盾构隧洞预应力复合衬砌展开研究,旨在提出预应力复合衬砌的计算分析模型并揭示预应力复合衬砌的承载性能特征,主要的研究内容和取得的研究成果如下:（1）建立了带衬垫管片接头和无衬垫管片接头三维有限元精细模型,采用接头抗弯荷载数值试验对比了两种接头的弯矩-转角关系曲线,揭示了弹性衬垫对管片接头的“软化”作用;基于管片接缝界面模型,提出了带衬垫管片接头理论分析模型,并将计算结果与接头荷载数值试验结果进行对比,验证理论分析模型的可靠性;采用带衬垫管片接头理论分析模型对接头的承载性能进行参数分析,得到了接头弹性衬垫、螺栓等相关参数对管片接头承载性能的影响规律。（2）提出了管片接头简化的三维实体-弹簧模型,采用简化模型进行接头抗弯荷载试验,并将计算结果与三维精细模型和理论分析模型计算结果进行对比,验证接头简化模型的可靠性;基于接头实体-弹簧模型,建立了整段管片衬砌数值模型,分析了管片衬砌在外荷载作用下的变形、应力、轴力及弯矩分布规律;提出了考虑错缝拼装效应的整段管片衬砌二维梁-弹簧模型,将其与三维实体-弹簧模型对比验证,揭示了接头弹性衬垫、螺栓等相关参数对整段管片衬砌承载性能的影响规律。（3）以小浪底排沙洞为研究对象,建立了环锚预应力衬砌三维有限元模型并与现场监测结果对其进行对比验证;提出了环锚预应力衬砌三维简化壳模型和二维简化梁模型,并将计算结果与三维有限元模型进行对比,验证简化模型的可靠性;结合三维有限元模型和简化模型计算结果,分别从应力、轴力和弯矩的角度揭示了环锚预应力衬砌在锚索张拉和充水运行时的承载性能特征,同时指出了环锚预应力衬砌混凝土的薄弱环节。（4）分别对的预应力复合衬砌内外衬设垫层、直接浇筑、设插筋三种结合面处理方式进行传力机理理论解析,结合管片衬砌和环锚预应力衬砌简化模型研究成果,提出了预应力复合衬砌梁-组合弹簧-梁计算模型;采用提出的计算模型,揭示了垫层刚度、粘结强度和插筋用量对预应力复合衬砌内外衬传力的影响规律,探明了不同的内衬施作时机、内外衬层间渗水和衬砌超载运行导致的荷载变化对预应力复合衬砌内外衬内力的影响。（5）以南水北调中线穿黄隧洞为研究对象,采用所提出的盾构隧洞预应力复合衬砌梁-组合弹簧-梁计算模型,结合三维有限元计算结果以及1:1仿真模型试验成果,对穿黄隧洞预应力复合衬砌插筋模型和垫层模型在张拉工况和充水工况下应力、变形、轴力、弯矩等进行了对比分析,揭示了预应力复合衬砌的承载性能特征,阐明了预应力复合衬砌垫层模型在材料利用率、安全余度、防排水能力和结构稳定性等方面的优势。
荆锐[4]（2018）在《环锚无黏结预应力混凝土衬砌计算方法与锚固可靠性研究》文中研究表明相对于环锚有黏结预应力衬砌而言,环锚无黏结预应力混凝土衬砌仍处于一个雏形阶段,截至目前为止,它依然是高运行水位、工程所处区域岩体条件不理想以及衬砌开裂后恐影响周边建筑物或边坡稳定性的重大输水排水隧洞工程。环锚无黏结预应力衬砌具有锚索沿程预应力损失小、衬砌中的压应力分布均匀、衬砌厚度相对较小、锚具槽数量少、工程造价低和建设周期相对较短等优势。所以,作为正在实施中《水工隧洞设计规范》所推荐的一类新兴衬砌型式的环锚无黏结预应力混凝土衬砌将在今后水利工程中大放光彩。尽管如此,此类衬砌仅在小浪底排沙洞工程等少数工程上得以应用,工程案例相对偏少,同时现有研究多数偏重于方案设计、施工管理等领域。所以,环锚无黏结预应力混凝土衬砌结构在设计参数计算、锚固区域优化及其可靠性论证都存在一些亟待解决的问题。将小浪底排沙洞作为主要研究对象,以分析其力学和数值有限元模型为主要研究手段,透过小浪底工程多年实际观测数据对环锚无黏结预应力混凝土衬砌结构进行分析和研究。现将研究结果总结如下:通过对环形衬砌结构弹性力学模型的研究,可以得出环锚无黏结预应力混凝土衬砌的邻锚效应区公式、确定了最大锚索间距的迭加公式,还得到了衬砌厚度及锚索根数的新算法。经验证,理论计算结果与实际观测数据的拟合度较高,而且适用于实际工程中。在环锚无黏结预应力混凝土衬砌结构有限元建模基础上,结合正交试验理论对其在最高运行水位（120m）时薄弱位置处所产生的最大拉应力进行了分析,得出了适用于该运行水位情况下关键设计参数的最佳组合。同时,在环锚无黏结预应力混凝土衬砌运行期围岩和灌浆圈的作用研究中,发现围岩弹性模量越大,对内水压力的分担作用越明显,而灌浆圈分担内水压力效果不理想。经过对已建工程实例中锚具槽区域出现的种种问题分析后,进一步得到针对锚具槽区域的“强化密实&弱化黏结”新设计方法及其布置优化方案。从有限元分析结果和与运行期衬砌实际观测数据对比结果来看,优化后结构在相同内水压力作用下整个衬砌环向应力均匀,最小环向应力仍为压应力,满足衬砌全预应力的要求。该分析结果对今后类似工程设计有一定借鉴意义。在对环锚无黏结预应力混凝土衬砌锚固可靠性的影响因素分析后看出温度变化对预应力锚索的应力状态具有显着影响,其余因素影响较小;并模拟了环锚无黏结预应力混凝土衬砌运行期间假设端部第一根锚索失效这一最不利工况。
邓建[5]（2017）在《复杂深埋水工隧洞地震响应与减震措施研究》文中进行了进一步梳理随着水电建设事业的迅速发展和西部大开发战略的不断推进,我国相继建设了一批大型水电工程,同时,为缓解供需矛盾、整合区域资源,逐步兴建了一批大规模、长距离调水工程,为此,形成了为数众多的地下水工隧洞结构。水工隧洞的建设面临着复杂结构形态、复杂作用机制、复杂赋存环境等各种挑战,特别地,在地震频发的背景下,水工隧洞的抗震特性也成为关乎工程结构安全稳定的重要内容,成为限制区域经济发展和国家能源安全的阻力。因此,研究水工隧洞地震响应力学机制,探讨复杂条件下水工隧洞地震响应特性,形成水工隧洞地震响应分析评估与减震加固体系,对保障结构安全稳定、提升抗震设防水平具有重大的理论研究价值和社会经济效益。本文围绕复杂深埋水工隧洞地震响应与减震措施中的几个关键问题,即水工隧洞地震响应前处理分析方法、水工隧洞流体-衬砌-围岩动力联合作用模型、结构面影响下水工隧洞地震响应、高应力条件下水工隧洞地震响应以及水工隧洞抗震减震措施等展开研究和探讨,主要研究内容如下:（1）基于计算机程序语言对地形图中地面高程数据进行提取,采用结构面双平面对断层穿过单元进行重构,形成复杂地形地质条件下三维数值建模方法;研究基于实测地震波的比例缩放法和基于设计反应谱的人工地震波合成方法,探讨地震波基线校正、滤波和方向变换,形成复杂地震波前处理分析方法;推导三维粘弹性人工边界运动方程和数值模拟技术,探讨人工边界上节点荷载形式,形成复杂人工边界处理与地震波输入方法;通过对数值建模、地震波、人工边界的研究,形成地下结构动力响应前处理分析体系,开发复杂地下结构三维弹性动力有限元计算程序。（2）基于大量混凝土材料动态加载试验成果,总结静、动荷载下混凝土本构关系曲线的相似性特点,基于应变空间静力损伤本构的基本思路,以及对三维应力状态下混凝土静态拉、压损伤变量进行定义和求解,推导混凝土动力损伤本构关系基本格式,并对其损伤状态、开裂本构、渗透特性等进行分析和评估,建立适宜编程的混凝土衬砌动力损伤开裂模型;分别考虑水工隧洞内水与衬砌界面耦合作用、衬砌与围岩动力联合承载,推导其动力显式有限元求解格式,建立水工隧洞流体-衬砌-围岩动力联合作用分析模型,形成水工隧洞地震响应非线性计算分析方法。（3）基于非关联塑性理论,建立结构面剪胀与塑性耦合模型,从结构面损伤机制出发,建立基于能量原理的岩体结构面拉、剪损伤本构模型,将弹塑性演化与损伤演化分开求解,提出结构面弹塑性损伤本构关系的混合积分算法;基于岩体拉裂和剪切两种破坏模式,引入不同的开裂面应力-应变关系假定,基于开裂单元应变分解的思想,分别针对开裂面和裂缝间岩体采用弹脆性和弹塑性本构,建立开裂岩体等效弹塑性本构关系模型;通过研究宏观结构面对水工隧洞地震响应的影响,以及含细观结构面岩体的动态裂纹扩展过程,形成复杂地质条件下水工隧洞地震响应分析方法。（4）基于不同围压条件下岩体三轴压缩试验成果,探讨岩体的围压强化和脆性劣化效应,提出岩体强度参数随围压非线性强化、随塑性应变线性劣化的分析模型,结合地震作用下岩体强度参数的应变率效应,.建立高应力岩体弹脆塑性动力本构关系模型;针对高应力水工隧洞承受地震荷载时形成的静动载组合作用模式,考虑不同轴压、不同围压等静载,以及不同峰值荷载、不同加载速率、不同加载持时等动载对水工隧洞地震响应的影响,建立水工隧洞静动载组合作用分析模型,探讨不同静动载组合下水工隧洞地震响应特性,形成复杂应力条件下水工隧洞地震响应分析方法。（5）基于水工隧洞围岩、减震层和衬砌的横向作用机制,将其简化为三自由度振动体系,基于振动理论,推导其运动方程,求解变形传递系数,探讨减震层与围岩刚度比、地震波荷载与结构自振频率比对水工隧洞抗减震特性的影响;针对软弱破碎岩体,探讨水工隧洞的灌浆加固抗震效果,分析不同灌浆参数、不同灌浆层厚度对水工隧洞地震响应的影响;针对完整坚硬岩体,探讨水工隧洞设置减震层作用效果,分析不同减震材料、不同减震层厚度对水工隧洞地震响应的影响;通过对水工隧洞抗减震作用机理,以及不同抗减震措施作用效果的研究,形成复杂水工隧洞抗震减震加固体系。
赵辰[6]（2017）在《水工隧洞施工运行期稳定性反演分析研究》文中研究表明提高水资源综合利用能力、优化流域区域水利发展布局、稳步推进大型水电发展是水利水电在“十三五”规划期间的改革发展重点。水工隧洞承载着引水、输水、排水等重要功能,在实现改革发展目标中扮演着重要角色。然而,许多水工隧洞工程常面临着施工运行期赋存环境复杂、岩体响应复杂、结构受力复杂等问题,给隧洞的安全施工及稳定运行带来了巨大挑战。因此,如何真实地反映复杂的赋存坏境影响、如何合理地模拟复杂的岩体响应特征、如何全面地考虑复杂的结构受力情况,进而建立一套较为完整的水工隧洞施工运行期稳定性反演分析体系,对提升施工效率、保障运行稳定具有重要的现实意义和经济价值。鉴于此,本文围绕水工隧洞施工运行期稳定性反演分析中的几个关键问题,对三维初始地应力场反演分析方法、松动圈岩体参数劣化定量分析模型、施工期围岩稳定性动态反演分析方法、运行期渗流反演及稳定分析方法等方面进行了分析和研究,提出了新的反演分析模型及稳定分析方法,并通过工程实例验证了其合理性和适用性,取得了良好的效果。本文的研究内容主要包括以下四个方面:（1）考虑了复杂地质条件中的地层剥蚀、岩体力学性质及断层结构对地应力场的影响,提出了结合地层剥蚀模拟和侧压力系数法的初始地应力场反演分析方法:基于地层剥蚀原理,采用弹塑性有限元通过分期开挖方式模拟地层剥蚀及河流侵蚀等的卸荷效应。基于应变能等效原理,推导出了隐含断层单元的等效力学参数表达式,并建立了隐含断层单元破坏准则;采用隐含断层单元将复杂的断层结构隐含在岩体单元中,从而降低建模难度。通过建立侧压力系数模型得到了远古时期地应力场分布,结合卸荷效应模拟方法和隐含断层模拟方法,近似模拟了由远古至现今应力场的演化过程,确保了反演应力场的场规律吻合;基于反距离加权插值方法,研究了现今应力场的修正方法,确保了测点处应力值规律吻合。最后,通过工程实例证明,本文提出的反演分析方法可以得到了合理的初始地应力场,为水工隧洞施工期稳定性动态反演提供了合理的初始应力条件。（2）考虑了水工隧洞围岩松动圈岩体参数劣化的空间效应,建立了松动圈岩体参数劣化的位移-半径相关定量分析模型:从宏观和微观两个方面分析了围岩松动圈的演化机理,提出可以依据岩体参数在洞壁处的劣化程度、沿深度方向的劣化趋势以及劣化范围来描述松动圈岩体参数劣化的主要特性。在现有松动圈分析模型的基础上引入位移、空间相关量,建立了能够反映松动圈岩体参数劣化特性的位移-半径相关定量分析模型。分析了模型中的待定参数以及位移和半径变化对模型的影响,明确了待定参数的物理意义及取值范围。最后,验证了模型的工程适用性,为进一步研究在施工期动态反演过程中围岩参数场反演分析奠定基础。（3）研究了水工隧洞施工期围岩稳定性动态反演分析方法,提出了基于松动圈岩体参数劣化模型和围岩变形时效性的水工隧洞动态开挖模拟方法:分析了松动圈岩体参数劣化随开挖过程的时空效应。基于松动圈岩体参数劣化的位移-半径相关分析模型,引入时间相关量,建立了参数劣化的位移-时空相关分析模型;研究了基于位移-时空相关模型的松动圈参数动态辨识表达方法及岩体参数场位移反分析方法。分析了动态开挖过程中围岩的时效变形机制,基于围岩变形的时效性,探究了开挖荷载分时释放方式,并结合松动圈岩体参数劣化的位移-时空相关模型,提出了隧洞动态开挖过程的力学模拟方法;进而形成了完整的围岩稳定性动态反馈分析体系。最后,通过工程实例验证了水工隧洞动态开挖模拟方法和施工期围岩稳定性动态反演分析方法的实用性,为施工期隧洞开挖稳定性分析提供可靠参考,也为运行期的反演及稳定分析提供了初始条件。（4）研究了有压隧洞运行期渗流反演及稳定分析方法,提出了基于联合承载作用机理确定软弱围岩固结灌浆厚度的设计方法:研究了岩体渗透特性反演分析方法。分析了衬砌与固结层联合承载机制,探讨了衬砌与固结层联合承载模拟方法;探究了运行期内水作用下衬砌结构稳定分析方法并提出了从运行期水工隧洞结构稳定的角度确定软弱围岩固结灌浆厚度的设计方法。分析了混凝土衬砌开裂渗流-损伤耦合机制,建立相应的渗流-损伤耦合模型,研究了混凝土衬砌损伤开裂与渗流耦合计算方法;研究了混凝土衬砌开裂内水外渗对渗流场影响,探究了运行期外水压力作用下衬砌结构稳定分析方法。最后,通过塌方段工程实例验证了运行期渗流反演及稳定分析方法和基于联合承载作用机理确定软弱围岩固结灌浆厚度的设计方法的实用性,为复杂条件下渗流场分布的定量分析、防渗措施的设计以及内外水压力作用下衬砌结构的稳定性分析提供了有益参考。
韩纯杰,贺双喜,赵继勇,王志鹏,杨鹏,祁伟强[7]（2016）在《立洲水电站引水隧洞衬砌结构与围岩固结圈联合受力分析》文中提出立洲水电站引水隧洞长16.7km,地质条件复杂,围岩较差,开挖揭露Ⅲ类围岩占总长的16%、Ⅳ类围岩洞段占总长的65%、Ⅴ类围岩洞段占总长的19%,Ⅳ类、Ⅴ类围岩所占比例约达84%,承担水头40140m,采用DL/T5195-2004《水工隧洞设计规范》的公式法计算配筋较大。结合现场固结灌浆试验及其检测成果及类似工程经验,根据相关文献资料数据调研,适当提高围岩固结圈物理力学参数,并应用于有限元分析计算。结合引水隧洞衬砌结构力学法配筋成果、有限元法配筋成果,从计算原理及边界条件、工程类比、工程效益、施工因素等方面综合分析,选择适合该工程隧洞的衬砌钢筋型式,考虑一定的安全余度,是符合实际的、合理的。
赵冰华,邵潮鑫,沈振中,张士萍[8]（2014）在《水电站引水隧洞衬砌结构三维有限元分析》文中认为根据某水电站引水系统实际情况,采用ANSYS三维非线性有限元法,建立其引水系统中新建引水隧洞的三维有限元模型;并对引水隧洞的衬砌结构进行分析。验证衬砌方案和支护参数的合理性;同时提供衬砌配筋计算结果及优化建议,论证现有衬砌和支护方案合理性,补充和完善加固处理措施。结果表明,引水隧洞各段衬砌在各个工况下,水平位移最大值为0.41 mm,出现在侧面;垂直向最大位移为-6.53 mm,出现在顶拱处。衬砌最大第一主应力为拉应力,其值为2.33 MPa,发生于工况四,出现在顶拱处;衬砌最大第三主应力为压应力,其值为-8.19 MPa,发生于工况二,出现在衬砌侧面。由于衬砌C25混凝土的抗压强度为17 MPa,故衬砌结构安全。衬砌采取单层筋布置,各段环向配筋Φ20@200 mm,纵向钢筋Φ12@300 mm,考虑到方圆渐变段的应力状态较为复杂,优化设计后建议采用50 cm厚的衬砌方案。
随春娥[9]（2014）在《小浪底无粘结环锚预应力混凝土衬砌结构应力状态及安全评价分析》文中研究说明无粘结环锚预应力混凝土衬砌结构是应用在水工隧洞中的一种新型结构形式，该结构主要适用于衬砌围岩地质条件较差，衬砌中的水压力较大，以及衬砌产生开裂之后水渗入围岩导致周围建筑物失稳的水工隧洞结构中。作为一种新型的结构形式，无粘结预应力混凝土衬砌具有其特殊的优点：衬砌中钢绞线采用双圈环绕的形式，使衬砌中的压应力分布更加均匀，锚索的沿程预应力损失更小，与有粘结衬砌相比有效预压应力增大，因此衬砌的厚度可以适当减小，这样就能够节省材料，减小开挖量，降低施工的难度和工程造价，有效的加快施工进度。鉴于无粘结环锚预应力混凝土衬砌具有的优势，这种结构在我国水工隧洞中有着广阔的应用前景。黄河小浪底排沙洞是我国第一例采用无粘结双圈环绕预应力混凝土衬砌这种结构形式的水工隧洞。在施工阶段，小浪底排沙洞中埋设了混凝土应变计、钢筋计、无应力计、锚索测力计、渗压计和测缝计等154支观测仪器。小浪底排沙洞从1997年施工，1999年投入运行，使用至今已十几年。在此期间，排沙洞经历了各种设计工况的考验。工程中所埋设的观测仪器积累了数万组观测数据。本文对这些采集的数据进行了系统的整理分析，以了解小浪底工程排沙洞在施工与运行过程中混凝土衬砌应力、应变发展变化的规律，从而判断结构是否合理和安全。本文应用ANSYS有限元分析软件对小浪底排沙洞进行建模分析，分别对锚索张拉阶段的施工期和加水压后的运行期的衬砌应力状态进行分析，并将结果与监测数据进行对比，看出两者具有很好的一致性。结果表明，在整个衬砌结构中，锚具槽部位的受力状态是最复杂的，最大最小环向应力均出现在锚具槽附近，轴向和径向还出现了较小的拉应力。针对在小浪底排沙洞衬砌施工和运行过程中暴露出的问题，尤其是锚具槽部位的漏油等现象，本文对小浪底排沙洞环锚预应力混凝土衬砌的结构设计方案、预应力筋的布置以及锚具槽的布置等内容进行优化设计，并采用有限元软件模拟分析。研究结果表明：优化后的结构薄弱区范围明显减小，锚具槽附近的应力分布更均匀，具有明显的经济效益，对于今后的工程具有一定的参考价值。根据实测数据和模拟结果对整个无粘结预应力排沙隧洞段的安全使用状态进行评价分析，采用定性与定量结合的方法，并主要通过锚索测力计的监测数据、渗压计的监测数据、衬砌混凝土的应力状态这三个指标进行安全评价分析。结果表明，通过安全评价，认为排沙洞能保证正常使用，不会出现开裂和渗漏。文中建立的小浪底排沙洞施工和运行过程中的安全状态预警预报系统，可以对今后类似工程的设计优化和这种新型结构的推广使用提供依据。
沈威[10]（2012）在《圆形水工压力隧洞衬砌变形特性与限裂设计研究》文中提出我国现行的水工隧洞衬砌限裂公式均脱胎于普通钢筋混凝土构件工作机理,但衬砌结构受水压力和围岩约束影响,其应力变化、受力变形特点以及开裂状况均与普通水工混凝土构件有较大的区别。近年来大洞径、深埋深的高压引水隧洞结构工程的大量实践表明,满足挪威准则、最小主应力准则情况下围岩往往成为承载的主体,衬砌承担的荷载有限。研究旨在通过大比尺结构试验和非线性有限元分析,研究加载过程中衬砌结构的应力及变形规律,找出在内水压力以及渗流场作用下裂缝发生及其扩展过程,分析各种工况下内水外渗和围岩对衬砌结构变形和承载作用的影响,找出更为合理的隧洞衬砌结构限裂设计计算公式,为今后更为安全、合理的隧洞设计提供相应的研究基础。主要研究成果及结论如下：1)采用室内水工隧洞大比尺（1：10）结构模型试验,并对钢筋混凝土衬砌、围岩、固结灌浆区、围岩裂隙等进行了系统的模拟,采用真实水压力直接加载,使用光纤等现代先进的量测方法和采集设备,对内水压力、外水压力、内外水压力共同作用下衬砌结构的受力变形特点与承载作用进行了系统研究。试验结果表明,与围岩的有条件联合作用和内水外渗现象是衬砌结构特有的特性。衬砌与围岩的联合承载,极大的提高了隧洞结构的承载能力,而内水外渗作用是衬砌结构承载作用减弱的最重要因素。受围岩影响,衬砌结构的开裂荷载达到1.1Mpa,裂缝也是少而宽,产生的顺序也具有鲜明的特点。而在内水外渗作用下,衬砌与围岩的联合承载受到削弱,衬砌的承载作用降低,开裂前衬砌结构承受面力作用,荷载根据衬砌、围岩二者的刚度比分摊；开裂后则根据二者的相对渗透系数比分摊。分析结果显示,在Ⅳ类围岩下,双筋衬砌在未开裂前承担了大约20%-40%的内水压力,在开裂后应小于30%,甚至小于5%,而单筋衬砌则更低。受内水外渗作用影响,开裂后衬砌内钢筋应力并不会随着水压力的持续增长而无限增长,而只会增长到—定限度,在加压、稳压过程中钢筋应力会出现减小趋势。单、双筋衬砌裂缝宽度对比表明,在加载初期钢筋对裂缝扩展的限制仍是十分有效的,但对长时间工作后裂缝的抑制以及提高衬砌承载能力作用不大。由于衬砌承载作用有限,因此若围岩条件或固结灌浆较好,衬砌构造配筋即可。2)通过数值模拟方法,对衬砌结构在内水压力作用下的初始破坏状态和外水压力作用下钢筋应力变化进行了分析和验证。分析结果表明围岩节理方向和衬砌与固结灌浆圈交界处的缺陷对衬砌结构裂缝的产生以及破坏形式影响较大。通过建立裂隙岩体的渗流—应力应变耦合模型,并编制相应的有限元计算程序,对衬砌结构钢筋应力、裂缝宽度及围岩中渗流场在内水外渗后的变化情况进行了数值分析。数值分析表明衬砌开裂后,75%的总水头耗损在衬砌和固结灌浆圈内,其中固结灌浆圈承担的比例较大；裂缝最大张开度与钢筋应力基本上呈线性关系,但在内水压较大时对裂缝的抑制作用有所减弱。计算结果与试验结果的比较表明,该程序计算出的钢筋应力变化规律和试验结果大体相似,可以较好地模拟衬砌开裂后的内水外渗现象。渗流—应力耦合分析表明,在围岩条件或围岩加固圈施工质量较好、渗漏量不大时,衬砌限裂没有必要。即使裂缝张开度大点,钢筋应力也不会超过其极限抗拉强度,衬砌裂缝稍大也不影响围岩稳定。3)根据大比尺结构模型试验数据和数值分析结果,按照数理统计分析方法,提出了对规范公式的修正建议和拟合出内外水压力共同作用下水工隧洞衬砌钢筋平均应力σs及裂缝平均宽度ω计算公式。与试验和原型监测结果对比,拟合公式计算结果误差在10%左右,该公式可用于水工隧洞结构计算。
二、柘溪水电站引水隧洞钢筋混凝土衬砌非线性有限元计算研究（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、柘溪水电站引水隧洞钢筋混凝土衬砌非线性有限元计算研究（论文提纲范文）
（1）考虑钢筋滑移效应的高压隧洞衬砌配筋计算方法（论文提纲范文）
| 1 钢筋混凝土衬砌限裂配筋计算方法 |
| 1.1 钢筋-混凝土组合模型的力学模式 |
| 1.2 考虑滑移效应的钢筋应力迭代计算方法 |
| 1.3 配筋迭代计算 |
| 2 工程算例 |
| 2.1 模型参数介绍 |
| 2.2 结果分析 |
| 2.2.1 钢筋混凝土衬砌损伤开裂分析 |
| 2.2.2 配筋迭代计算 |
| 2.2.3 结果验证 |
| 3 结 语 |
（2）长距离盾构输水隧洞双层衬砌结构力学特性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景与意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 盾构输水隧洞衬砌结构工程现状 |
| 1.2.2 复合衬砌试验研究 |
| 1.2.3 复合衬砌数值模型 |
| 1.3 已有研究尚存在的问题 |
| 1.4 研究内容和技术路线 |
| 1.4.1 研究内容 |
| 1.4.2 技术路线 |
| 第二章 双层衬砌原位试验 |
| 2.1 背景简介 |
| 2.2 地质条件 |
| 2.3 外部水土压力作用下的结构响应 |
| 2.4 内水压力作用下的结构响应 |
| 2.4.1 内压加载方案 |
| 2.4.2 内压加载试验分析 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 三维精细化数值仿真模型 |
| 3.1 基本假定与简化数值模型验证 |
| 3.2 材料本构参数 |
| 3.3 接触关系 |
| 3.4 几何模型及网格 |
| 3.5 模型荷载及边界条件 |
| 3.6 数值仿真对比分析 |
| 3.6.1 外水土压力单外衬数值仿真分析 |
| 3.6.2 内压作用下双层衬砌模型验证 |
| 3.7 本章小结 |
| 第四章 不同内压下衬砌结构响应 |
| 4.1 力学特征 |
| 4.1.1 钢筋应力 |
| 4.1.2 螺栓应力 |
| 4.1.3 内外衬轴力及弯矩 |
| 4.2 变形特征 |
| 4.2.1 环向变形 |
| 4.2.2 管片内外侧接缝张开量 |
| 4.3 本章小结 |
| 第五章 多种地质下衬砌结构响应 |
| 5.1 不同风化程度围岩影响 |
| 5.1.1 环向变形 |
| 5.1.2 接缝张开量 |
| 5.1.3 螺栓应力 |
| 5.2 上软下硬复杂地层 |
| 5.2.1 管片环向变形 |
| 5.2.2 接缝张开量 |
| 5.2.3 螺栓应力 |
| 5.3 本章小结 |
| 第六章 预应力衬砌结构响应 |
| 6.1 工程现状 |
| 6.2 三维精细化模型 |
| 6.3 变形特征 |
| 6.3.1 环向变形 |
| 6.3.2 接缝张开量 |
| 6.4 力学特征 |
| 6.4.1 钢筋应力 |
| 6.4.2 螺栓应力 |
| 6.5 本章小结 |
| 结论与展望 |
| 结论 |
| 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表的论文和参加的科研项目 |
| 致谢 |
| 附件 |
（3）盾构隧洞预应力复合衬砌计算模型与承载性能（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状与分析 |
| 1.2.1 盾构隧洞管片衬砌 |
| 1.2.2 环锚预应力衬砌 |
| 1.2.3 盾构隧洞复合衬砌 |
| 1.3 存在的问题 |
| 1.4 主要研究内容、方法及技术路线 |
| 1.4.1 研究内容与方法 |
| 1.4.2 技术路线 |
| 第二章 管片接头分析模型与承载性能 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 管片接头抗弯荷载数值试验 |
| 2.2.1 试验概况 |
| 2.2.2 材料本构关系 |
| 2.2.3 三维有限元精细模型 |
| 2.2.4 荷载及边界条件 |
| 2.2.5 计算结果分析 |
| 2.3 带衬垫管片接头理论分析模型 |
| 2.3.1 计算模型假定 |
| 2.3.2 正弯矩工况计算模型 |
| 2.3.3 负弯矩工况计算模型 |
| 2.3.4 理论计算与数值试验结果对比 |
| 2.4 接头抗弯承载性能关键参数分析 |
| 2.4.1 止水衬垫的影响 |
| 2.4.2 弹性衬垫厚度的影响 |
| 2.4.3 弹性衬垫硬度的影响 |
| 2.4.4 螺栓预紧力的影响 |
| 2.4.5 螺栓长度的影响 |
| 2.4.6 螺栓总截面积的影响 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 盾构隧洞管片衬砌计算模型与承载性能 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 管片接头简化数值模型 |
| 3.2.1 接头实体-弹簧模型 |
| 3.2.2 弹簧数量的影响 |
| 3.2.3 接头抗弯荷载试验对比 |
| 3.3 管片衬砌三维有限元计算分析 |
| 3.3.1 计算条件 |
| 3.3.2 管片衬砌实体-弹簧模型 |
| 3.3.3 计算结果分析 |
| 3.4 管片衬砌简化梁-弹簧分析模型 |
| 3.4.1 单环管片衬砌梁-弹簧模型 |
| 3.4.2 整段管片衬砌梁-弹簧模型 |
| 3.4.3 模型计算结果对比 |
| 3.5 管片衬砌承载性能关键参数分析 |
| 3.5.1 弹性衬垫厚度的影响 |
| 3.5.2 弹性衬垫硬度的影响 |
| 3.5.4 螺栓预紧力的影响 |
| 3.5.5 螺栓长度的影响 |
| 3.5.6 螺栓总截面积的影响 |
| 3.6 本章小结 |
| 第四章 环锚预应力衬砌计算模型与承载性能 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 环锚预应力衬砌三维有限元模型 |
| 4.2.1 计算条件 |
| 4.2.2 环锚预应力计算与模拟 |
| 4.2.3 三维有限元模型 |
| 4.2.4 模型验证 |
| 4.3 环锚预应力衬砌承载性能 |
| 4.3.1 张拉工况承载性能 |
| 4.3.2 充水工况承载性能 |
| 4.4 环锚预应力衬砌简化计算模型 |
| 4.4.1 简化壳模型 |
| 4.4.2 简化梁模型 |
| 4.4.3 计算结果对比 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 预应力复合衬砌计算模型与受力特性 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 预应力复合衬砌计算模型 |
| 5.2.1 复合衬砌结合面处理方式 |
| 5.2.2 内外衬相互作用机理 |
| 5.2.3 梁-组合弹簧-梁模型 |
| 5.2.4 荷载工况组合 |
| 5.3 结合面处理方式对传力的影响 |
| 5.3.0 计算条件 |
| 5.3.1 垫层刚度对传力的影响 |
| 5.3.2 粘结强度对传力的影响 |
| 5.3.3 插筋用量对传力的影响 |
| 5.3.4 内外衬传力对比分析 |
| 5.3.5 承载性能对比分析 |
| 5.4 荷载条件对衬砌内力的影响 |
| 5.4.1 内衬施作时机对衬砌内力的影响 |
| 5.4.2 层间渗水对衬砌内力的影响 |
| 5.4.3 超载运行对衬砌内力的影响 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 穿黄隧洞预应力复合衬砌承载性能 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 工程背景介绍 |
| 6.2.1 穿黄隧洞工程概况 |
| 6.2.2 穿黄隧洞1:1 仿真模型试验 |
| 6.3 穿黄隧洞三维有限元分析 |
| 6.3.0 计算条件 |
| 6.3.1 穿黄隧洞三维有限元模型 |
| 6.3.2 三维有限元模型验证 |
| 6.3.3 外衬环向应力分析 |
| 6.3.4 内外衬变形分析 |
| 6.3.5 内衬环向应力分析 |
| 6.4 穿黄隧洞简化模型分析 |
| 6.4.1 穿黄隧洞梁-组合弹簧-梁模型 |
| 6.4.2 轴力计算结果分析 |
| 6.4.3 弯矩计算结果分析 |
| 6.4.4 内外衬传力分析 |
| 6.5 本章小结 |
| 第七章 结论与展望 |
| 7.1 结论 |
| 7.2 展望 |
| 参考文献 |
| 攻博期间发表的与学位论文相关的科研成果 |
| 攻读博士期间发表的论文 |
| 攻读博士期间参与的主要科研项目 |
| 致谢 |
（4）环锚无黏结预应力混凝土衬砌计算方法与锚固可靠性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 预应力混凝土衬砌结构研究现状 |
| 1.2.1 预应力混凝土衬砌的分类 |
| 1.2.1.1 灌浆式预应力混凝土衬砌结构 |
| 1.2.1.2 机械式预应力混凝土衬砌结构 |
| 1.2.2 环锚预应力混凝土衬砌结构型式及特点 |
| 1.2.3 隧洞衬砌设计计算方法概述 |
| 1.2.4 环锚预应力混凝土衬砌技术应用概况 |
| 1.3 问题提出及本文主要研究内容 |
| 1.3.1 问题的提出 |
| 1.3.2 本文主要研究内容 |
| 1.3.3 研究技术路线 |
| 第2章 已建环锚预应力混凝土衬砌工程概况 |
| 2.1 已建工程的设计资料及结构布置 |
| 2.1.1 已建工程设计资料 |
| 2.1.2 清江隔河岩水电站引水隧洞 |
| 2.1.3 天生桥水电站引水隧洞 |
| 2.1.4 小浪底排沙洞工程 |
| 2.1.5 南水北调穿黄隧洞 |
| 2.1.6 辽宁大伙房输水工程 |
| 2.2 已建环锚预应力混凝土衬砌工程对比 |
| 2.2.1 两种环锚预应力混凝土衬砌结构形式的比较 |
| 2.2.2 已建工程锚具槽布置对比及回填方法 |
| 2.3 已建工程的结构设计及相关规范规定的存在问题 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 环锚无黏结预应力混凝土衬砌结构计算方法研究 |
| 3.1 环锚无黏结预应力混凝土衬砌三维有限元分析 |
| 3.1.1 环锚无黏结预应力混凝土衬砌有限元建模 |
| 3.1.1.1 有限元模型参数的选取 |
| 3.1.1.2 有限元模型的预应力施加方法 |
| 3.1.1.3 环锚无黏结预应力混凝土衬砌有限元模型 |
| 3.1.2 环锚无黏结预应力混凝土衬砌实测数据验证 |
| 3.1.3 环锚无黏结预应力混凝土衬砌运行期间薄弱位置分析 |
| 3.2 环锚无黏结预应力混凝土衬砌的邻锚效应问题 |
| 3.2.1 邻锚效应问题弹性理论解析 |
| 3.2.1.1 基本假定 |
| 3.2.1.2 弹性力学理论模型 |
| 3.2.1.3 无限长预应力混凝土衬砌计算模型 |
| 3.2.1.4 半无限长预应力混凝土衬砌计算模型 |
| 3.2.2 邻锚效应问题实例验证 |
| 3.2.3 邻锚效应的有限元模型 |
| 3.2.3.1 衬砌端部轴向约束的确定 |
| 3.2.3.2 预应力加载方式 |
| 3.2.4 邻锚效应有限元结果分析 |
| 3.3 环锚无黏结预应力混凝土衬砌最大锚索间距的确定办法 |
| 3.4 环锚无黏结预应力混凝土衬砌厚度与锚索根数算法 |
| 3.4.1 环锚预应力钢筋作用的等效形式 |
| 3.4.2 均匀内水压力作用下衬砌应力计算 |
| 3.4.3 环锚预应力混凝土水工隧洞衬砌厚度计算 |
| 3.4.3.1 无内水压力情况 |
| 3.4.3.2 有内水压力情况 |
| 3.4.3.3 工程实例试算 |
| 3.4.4 预应力锚索根数理论计算 |
| 3.4.4.1 全预应力设计理论 |
| 3.4.4.2 部分预应力设计理论 |
| 3.5 基于正交试验理论的关键设计参数最优组合研究 |
| 3.5.1 正交仿真试验设计 |
| 3.5.1.1 因素及水平的选择 |
| 3.5.1.2 正交表的确定 |
| 3.5.2 试验结果与分析 |
| 3.5.2.1 试验结果的直观分析 |
| 3.5.2.2 试验的统计模型分析 |
| 3.5.3 衬砌设计参数优化前后环向应力对比 |
| 3.5.3.1 锚索作用面环向应力对比 |
| 3.5.3.2 相邻锚索中间作用面环向应力对比 |
| 3.6 环锚无黏结预应力混凝土衬砌与围岩联合承载分析 |
| 3.6.1 已建环锚无黏结预应力衬砌设计资料分析 |
| 3.6.1.1 环锚预应力混凝土衬砌设计系数 |
| 3.6.1.2 已建工程衬砌?试算 |
| 3.6.2 运行期围岩对于承载内水压力分担比的计算分析 |
| 3.6.3 回填灌浆作用分析 |
| 3.7 本章小结 |
| 第4章 环锚无黏结预应力衬砌锚具槽区域优化分析 |
| 4.1 环锚无黏结预应力混凝土衬砌锚具槽区域应力状态分析 |
| 4.1.1 施工期小浪底工程锚具槽区域应力状态分析 |
| 4.1.1.1 环向应力状态 |
| 4.1.1.2 轴向应力状态 |
| 4.1.2 小浪底工程运行期槽内回填混凝土应力状态分析 |
| 4.1.2.1 回填混凝土初始应力状态 |
| 4.1.2.2 “回填混凝土与衬砌可靠黏结”时的应力分布状态 |
| 4.2 环锚无黏结预应力衬砌锚具槽区域应力状态改善方法探讨 |
| 4.2.1 锚具槽局部开裂位置确定 |
| 4.2.2 上端及两端开裂情况下衬砌锚具槽局部区域应力分布 |
| 4.2.3 “强化密实&弱化黏结”新思路的提出 |
| 4.3 环锚无黏结预应力衬砌锚具槽区域开裂实测数据论证 |
| 4.3.1 小浪底排沙洞典型断面仪器布置 |
| 4.3.2 小浪底衬砌锚具槽区域开裂的实测数据验证 |
| 4.3.2.1 施工期衬砌环向应力状态 |
| 4.3.2.2 运行期衬砌锚具槽区域开裂的实测数据论证 |
| 4.4 锚具槽部位结构优化 |
| 4.4.1 优化设计有限元模型 |
| 4.4.2 施工期锚具槽区域优化前后环向应力对比 |
| 4.4.2.1 锚索作用面环向应力对比 |
| 4.4.2.2 相邻锚索中间作用面环向应力对比 |
| 4.4.3 运行期锚具槽区域优化前后环向应力对比 |
| 4.4.3.1 锚索作用面环向应力对比 |
| 4.4.3.2 相邻锚索中间作用面环向应力对比 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 环锚无黏结预应力混凝土衬砌锚固可靠性研究 |
| 5.1 环锚无黏结预应力混凝土衬砌结构锚固可靠性评价方法 |
| 5.2 环锚无黏结预应力混凝土衬砌锚固可靠性的影响因素 |
| 5.2.1 温度因素 |
| 5.2.1.1 温度升高对混凝土弹性模量的影响探究 |
| 5.2.1.2 温度变化对锚索的影响分析 |
| 5.2.2 水位变化 |
| 5.2.3 混凝土徐变监测结果与分析 |
| 5.3 环锚无黏结预应力混凝土衬砌在锚固失效时的应力状态分析 |
| 5.3.1 锚固失效对预应力锚索应变的影响 |
| 5.3.2 失效工况一 |
| 5.3.3 失效工况二 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 发表论文和参加科研情况说明 |
| 致谢 |
（5）复杂深埋水工隧洞地震响应与减震措施研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 选题背景及研究意义 |
| 1.1.1 水工隧洞工程特点 |
| 1.1.2 隧洞地震灾害概况 |
| 1.1.3 研究课题的提出 |
| 1.2 主要科学问题及国内外研究现状 |
| 1.2.1 水工隧洞地震响应力学作用机制 |
| 1.2.2 结构面影响下水工隧洞地震响应分析 |
| 1.2.3 高应力条件下水工隧洞地震响应分析 |
| 1.2.4 水工隧洞抗震减震措施研究 |
| 1.3 研究目标和研究内容 |
| 1.3.1 研究目标 |
| 1.3.2 研究内容 |
| 1.4 技术路线 |
| 第2章 水工隧洞地震响应前处理分析方法 |
| 2.1 概述 |
| 2.2 复杂条件下三维数值建模方法 |
| 2.2.1 复杂地形条件三维数值建模方法 |
| 2.2.2 复杂地质条件三维数值建模方法 |
| 2.2.3 三维有限元模型相互转换 |
| 2.3 复杂地震波前处理方法 |
| 2.3.1 地震波选取 |
| 2.3.2 地震波处理 |
| 2.3.3 地震波方向变换 |
| 2.4 人工边界处理与地震波输入 |
| 2.4.1 人工边界基本类型 |
| 2.4.2 粘弹性人工边界 |
| 2.4.3 地震波输入方法 |
| 2.5 复杂条件下弹性波传播规律 |
| 2.5.1 复杂地形条件弹性波传播规律 |
| 2.5.2 复杂地质条件弹性波传播规律 |
| 2.6 本章小结 |
| 第3章 水工隧洞流体-衬砌-围岩动力联合作用分析 |
| 3.1 概述 |
| 3.2 混凝土衬砌动力损伤开裂模型 |
| 3.2.1 混凝土动力损伤演化规律 |
| 3.2.2 混凝土动力损伤本构模型 |
| 3.2.3 混凝土动态开裂过程模拟 |
| 3.2.4 混凝土静力损伤变量求解 |
| 3.3 水工隧洞流体-衬砌-围岩动力联合作用模型 |
| 3.3.1 水工隧洞地震响应分析模型 |
| 3.3.2 水工隧洞地震响应分析方法 |
| 3.3.3 水工隧洞流体-衬砌-围岩联合作用分析 |
| 3.4 地震作用下衬砌开裂内水外渗分析 |
| 3.5 工程实例 |
| 3.5.1 工程概况 |
| 3.5.2 计算条件 |
| 3.5.3 结果分析 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 结构面影响下水工隧洞地震响应分析 |
| 4.1 概述 |
| 4.2 岩体结构面本构关系与积分算法 |
| 4.2.1 岩体结构面基本数学模型 |
| 4.2.2 结构面力学效应及其本构关系 |
| 4.2.3 有限元积分算法 |
| 4.2.4 算例验证 |
| 4.3 宏观结构面影响下水工隧洞地震响应分析 |
| 4.3.1 工程概况 |
| 4.3.2 计算条件 |
| 4.3.3 结果分析 |
| 4.4 开裂岩体等效弹塑性本构关系模型 |
| 4.4.1 岩体动态开裂判别准则 |
| 4.4.2 岩体动态开裂本构模型 |
| 4.4.3 动力有限元积分算法 |
| 4.4.4 算例验证 |
| 4.5 含细观结构面水工隧洞岩体动态裂纹扩展分析 |
| 4.5.1 计算条件 |
| 4.5.2 结果分析 |
| 4.6 本章小结 |
| 第5章 高应力条件下水工隧洞地震响应分析 |
| 5.1 概述 |
| 5.2 高应力岩体力学特性与本构关系模型 |
| 5.2.1 围压效应 |
| 5.2.2 脆性破坏效应 |
| 5.2.3 弹脆塑性本构关系模型 |
| 5.3 水工隧洞静动荷载组合作用分析模型 |
| 5.4 静动载组合下水工隧洞地震响应特性分析 |
| 5.4.1 不同静载条件水工隧洞地震响应分析 |
| 5.4.2 不同动载条件水工隧洞地震响应分析 |
| 5.5 本章小结 |
| 第6章 水工隧洞抗震减震措施研究 |
| 6.1 概述 |
| 6.2 水工隧洞抗震减震机理研究 |
| 6.2.1 运动方程的建立 |
| 6.2.2 变形传递系数求解 |
| 6.2.3 抗震减震特性分析 |
| 6.3 软弱破碎岩体灌浆加固抗震效果分析 |
| 6.3.1 灌浆加固方式 |
| 6.3.2 灌浆加固抗震效果分析 |
| 6.4 水工隧洞不同减震层作用效果分析 |
| 6.4.1 减震层基本类型 |
| 6.4.2 不同减震层作用效果分析 |
| 6.5 本章小结 |
| 第7章 结论与展望 |
| 7.1 结论 |
| 7.2 展望 |
| 参考文献 |
| 攻博期间发表论文及科研成果目录 |
| 致谢 |
（6）水工隧洞施工运行期稳定性反演分析研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 选题背景及研究意义 |
| 1.2 主要研究问题及国内外研究现状 |
| 1.2.1 初始地应力场反演分析方法 |
| 1.2.2 水工隧洞松动圈岩体参数劣化分析模型 |
| 1.2.3 水工隧洞施工期围岩稳定性动态反演分析 |
| 1.2.4 有压隧洞运行期渗流反演及稳定分析 |
| 1.3 研究目的和研究内容 |
| 1.3.1 研究目的 |
| 1.3.2 研究内容 |
| 1.4 技术路线图 |
| 第2章 三维初始地应力场反演分析 |
| 2.1 概述 |
| 2.2 地应力场的影响因素及分布规律 |
| 2.2.1 地应力场的主要影响因素 |
| 2.2.2 地应力场的基本分布规律 |
| 2.3 河谷区地层剥蚀模拟 |
| 2.3.1 地层剥蚀卸荷效应 |
| 2.3.2 地层逐层开挖模拟方式 |
| 2.4 软弱断层破碎带模拟 |
| 2.4.1 隐含断层单元等效力学参数 |
| 2.4.2 隐含断层单元破坏准则 |
| 2.4.3 隐含断层单元算例分析 |
| 2.5 地应力场反演思路与步骤 |
| 2.5.1 实测地应力值处理 |
| 2.5.2 远古时期地应力场反演 |
| 2.5.3 现今地应力场修正 |
| 2.6 工程实例 |
| 2.6.1 工程概况 |
| 2.6.2 地应力测试成果分析 |
| 2.6.3 计算模型 |
| 2.6.4 初始地应力场反演结果分析 |
| 2.7 本章小结 |
| 第3章 水工隧洞松动圈岩体参数劣化分析模型 |
| 3.1 概述 |
| 3.2 围岩松动圈演化机理 |
| 3.3 围岩松动圈参数劣化测试方法与分析模型 |
| 3.3.1 围岩松动圈测试方法 |
| 3.3.2 围岩松动圈定量分析模型 |
| 3.4 松动圈岩体参数位移-半径相关模型 |
| 3.4.1 模型建立 |
| 3.4.2 模型参数分析及位移影响分析 |
| 3.5 参数劣化位移-半径相关模型工程适用性分析 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 水工隧洞施工期围岩稳定性动态反演分析 |
| 4.1 概述 |
| 4.2 基于位移-时空相关模型的松动圈参数动态反演表达方法 |
| 4.3 基于位移-时空相关动态模型的松动圈参数场位移反分析 |
| 4.3.1 三维弹塑性损伤有限元计算方法 |
| 4.3.2 优化反演算法 |
| 4.3.3 反演目标函数 |
| 4.3.4 参数场位移反演分析步骤 |
| 4.4 水工隧洞动态开挖过程的力学模拟方法 |
| 4.4.1 水工隧洞动态开挖时空特征 |
| 4.4.2 基于围岩变形时效性的开挖荷载分时释放方式 |
| 4.4.3 水工隧洞动态开挖过程的力学模拟步骤 |
| 4.5 工程实例 |
| 4.5.1 工程概况 |
| 4.5.2 施工开挖与监测布置 |
| 4.5.3 监测分析 |
| 4.5.4 参数场反演及动态开挖围岩稳定分析 |
| 4.6 本章小结 |
| 第5章 有压隧洞运行期渗流反演及稳定分析 |
| 5.1 概述 |
| 5.2 运行期渗流反演分析方法 |
| 5.2.1 岩体渗透特性反演分析方法 |
| 5.2.2 岩体渗透特性反演计算步骤 |
| 5.3 内水压力作用下衬砌与固结层联合承载模拟方法 |
| 5.3.1 接缝单元数值模拟 |
| 5.3.2 固结层分载效果分析 |
| 5.4 钢筋混凝土衬砌损伤开裂与渗流耦合计算方法 |
| 5.4.1 混凝土衬砌应力场计算 |
| 5.4.2 混凝土衬砌渗流场计算 |
| 5.4.3 混凝土衬砌渗流-损伤耦合方程 |
| 5.4.4 渗流-损伤耦合迭代计算步骤 |
| 5.5 工程实例 |
| 5.5.1 工程概况 |
| 5.5.2 计算模型 |
| 5.5.3 运行期渗流监测反馈分析 |
| 5.5.4 运行期内水压力作用下隧洞结构稳定分析 |
| 5.5.5 运行期外水压力作用下隧洞结构稳定分析 |
| 5.6 本章小结 |
| 第6章 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 攻博期间发表论文及科研成果目录 |
| 致谢 |
（7）立洲水电站引水隧洞衬砌结构与围岩固结圈联合受力分析（论文提纲范文）
| 1 概况 |
| 2 研究目的和主要内容 |
| 3 引水隧洞固结灌浆试验及物理力学参数提高研究 |
| 3.1 试验洞段选择 |
| 3.2 试验成果分析 |
| 3.2.1 压水试验 |
| 3.2.2 声波检测成果分析 |
| 3.2.3 弹性模量检测成果分析 |
| 4 立洲水电站引水隧洞固结灌浆圈物理力学参数提高比例选择 |
| 5 结构力学法配筋计算 |
| 6 三维非线性有限元法配筋计算 |
| 7 衬砌配筋研究成果 |
| 8 结语 |
（8）水电站引水隧洞衬砌结构三维有限元分析（论文提纲范文）
| 1 三维有限元计算模型 |
| 2 计算参数及工况 |
| 2.1 物理力学参数 |
| 2.2 初始地应力 |
| 2.3 计算工况 |
| 3 引水隧洞段衬砌计算结果分析 |
| 4 引水隧洞衬砌配筋 |
| 5 引水隧洞衬砌优化计算成果分析 |
| 6 结语 |
（9）小浪底无粘结环锚预应力混凝土衬砌结构应力状态及安全评价分析（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 目录 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题研究的背景及意义 |
| 1.2 预应力混凝土衬砌结构的国内外研究现状 |
| 1.2.1 国内外已建工程实例 |
| 1.2.2 已建工程存在的问题 |
| 1.3 问题的提出和本文主要研究内容 |
| 1.3.1 问题的提出 |
| 1.3.2 本文主要研究内容 |
| 第二章 环锚预应力混凝土衬砌结构设计 |
| 2.1 小浪底工程排沙洞衬砌结构设计方案 |
| 2.2 环锚预应力混凝土衬砌结构布置 |
| 2.2.1 预应力筋的布置 |
| 2.2.2 预应力锚固系统 |
| 2.2.3 锚具槽的布置及尺寸选择 |
| 2.3 环锚预应力混凝土衬砌结构材料与设备的选择 |
| 第三章 环锚预应力混凝土衬砌的应力监测与数据分析 |
| 3.1 基于观测资料的数据分析方法 |
| 3.1.1 观测仪器的基本资料及布置 |
| 3.1.2 观测资料分析方法 |
| 3.2 小浪底工程排沙洞施工阶段混凝土衬砌应力、应变规律研究 |
| 3.2.1 衬砌混凝土中的应力、应变变化规律研究 |
| 3.2.2 衬砌钢筋中的应力、应变变化规律研究 |
| 3.2.3 锚索张拉过程中锚束应变变化规律研究 |
| 3.2.4 锚索张拉过程中测缝计观测资料研究 |
| 3.3 小浪底工程排沙洞运行期间混凝土衬砌应力、应变规律研究 |
| 3.3.1 衬砌混凝土自生体积变化发展规律研究 |
| 3.3.2 温度影响下衬砌混凝土中的应力、应变变化规律研究 |
| 3.3.3 水压影响下衬砌混凝土的应力、应变变化规律研究 |
| 3.3.4 运行期间衬砌混凝土徐变情况研究 |
| 3.3.5 锚束中长期有效应力的测定结果研究 |
| 3.3.6 运行期间测缝计观测资料研究 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 环锚预应力混凝土衬砌结构三维有限元计算分析 |
| 4.1 环锚预应力混凝土衬砌结构有限元模型的建立 |
| 4.1.1 计算模型基本参数的选取 |
| 4.1.2 计算模型建立的基本原则 |
| 4.1.3 计算模型的荷载计算 |
| 4.1.4 施工阶段混凝土衬砌计算模型 |
| 4.1.5 运行阶段混凝土衬砌计算模型 |
| 4.2 环锚预应力混凝土衬砌结构有限元计算分析 |
| 4.2.1 施工阶段混凝土衬砌应力、应变规律分析 |
| 4.2.2 现场实测结果与有限元计算结果对比分析 |
| 4.2.3 运行阶段混凝土衬砌应力、应变规律分析 |
| 4.3 本章小结 |
| 第五章 环锚预应力混凝土衬砌优化研究 |
| 5.1 环锚预应力混凝土衬砌结构设计优化 |
| 5.1.1 锚具槽布置优化 |
| 5.1.2 结构设计方案优化和预应力筋布置优化 |
| 5.2 环锚预应力混凝土衬砌结构有限元优化结果分析 |
| 5.2.1 锚具槽位置优化前后施工期锚具槽区域环向应力对比 |
| 5.2.2 锚具槽优化前后运行期锚具槽区域环向应力对比 |
| 5.2.3 锚具槽间距对预应力结果的影响分析 |
| 5.2.4 衬砌厚度及锚索根数优化前后环向预应力结果分析 |
| 5.3 结构优化前后工程量的比较 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 环锚预应力混凝土衬砌结构的安全评价分析 |
| 6.1 安全评价方法 |
| 6.1.1 已建工程采用的安全评价方法 |
| 6.1.2 本文采用的安全评价方法和指标 |
| 6.2 小浪底工程排沙洞环锚预应力混凝土衬砌结构的安全分析评价 |
| 6.2.1 锚索测力计安全评价分析 |
| 6.2.2 渗压计安全评价分析 |
| 6.2.3 预应力混凝土应力状态安全评价分析 |
| 6.3 基于分析结果的隧洞安全预警 |
| 6.4 本章小结 |
| 第七章 结论与展望 |
| 7.1 结论 |
| 7.2 展望 |
| 参考文献 |
| 发表论文和科研情况说明 |
| 致谢 |
（10）圆形水工压力隧洞衬砌变形特性与限裂设计研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 立项背景和研究目的 |
| 1.2 水工压力隧洞设计理论 |
| 1.2.1 水工高压隧洞设计准则 |
| 1.2.2 内水压力分析处理 |
| 1.2.3 外水压力分析处理 |
| 1.3 钢筋混凝土结构裂缝计算理论的研究现状 |
| 1.3.1 传统裂缝计算理论研究现状 |
| 1.3.2 断裂力学理论在水工设计中的应用研究 |
| 1.4 基于衬砌结构的裂缝计算公式 |
| 1.5 水工隧洞衬砌试验研究 |
| 1.6 主要研究内容 |
| 2 圆形截面水工压力隧洞衬砌模型试验 |
| 2.1 模型设计 |
| 2.1.1 模型相似比确定 |
| 2.1.2 试验模型 |
| 2.1.3 监测仪器布设 |
| 2.1.4 数据采集系统 |
| 2.1.5 加载系统 |
| 2.2 模型施工 |
| 2.2.1 衬砌混凝土的配置与浇筑 |
| 2.2.2 外包钢板的施工 |
| 2.2.3 光纤传感器的封装与连接 |
| 2.3 试验内容及步骤 |
| 2.3.1 试验内容 |
| 2.3.2 试验过程 |
| 3 内水压力下圆形截面水工压力隧洞变形特性分析 |
| 3.1 初次充水工况下内水压模型试验结果分析 |
| 3.1.1 模型试验结果 |
| 3.1.2 衬砌内钢筋应力的变化 |
| 3.1.3 内水压力作用对衬砌混凝土变形的影响 |
| 3.1.4 混凝土衬砌的起裂荷载和裂缝分布 |
| 3.1.5 衬砌与围岩的相互作用 |
| 3.1.6 围岩渗流场变化 |
| 3.2 多次充水工况下内水压模型试验结果分析 |
| 3.2.1 模型试验结果 |
| 3.2.2 多次充水工况下钢筋应力的变化 |
| 3.2.3 衬砌混凝土变形 |
| 3.2.4 衬砌与围岩间相互作用力 |
| 3.2.5 围岩渗流场变化 |
| 3.3 正常运营工况下模型试验结果分析 |
| 3.3.1 模型试验结果 |
| 3.3.2 衬砌内钢筋应力的变化 |
| 3.3.3 衬砌混凝土变形 |
| 3.3.4 衬砌与围岩间相互作用力 |
| 3.3.5 围岩渗流场变化 |
| 3.4 内水压力作用下圆形水工压力隧洞衬砌变形特性分析 |
| 3.4.1 内水外渗现象 |
| 3.4.2 衬砌与围岩的有条件联合作用 |
| 3.4.3 衬砌开裂与裂缝发展 |
| 3.4.4 衬砌与围岩的承载比例 |
| 3.6 本章小结 |
| 4 圆形水工隧洞衬砌结构变形有限元分析 |
| 4.1 圆形水工隧洞结构破坏过程分析 |
| 4.1.1 计算模型和计算参数 |
| 4.1.2 计算内容及步骤 |
| 4.1.3 计算结果分析 |
| 4.1.4 小结 |
| 4.2 水工隧洞内水外渗耦合计算研究 |
| 4.2.1 渗流—应力耦合有限元方法简介 |
| 4.2.2 水工隧洞渗流—应力耦合计算 |
| 4.2.3 渗流—应力耦合计算结果分析 |
| 4.2.4 小结 |
| 4.3 本章小结 |
| 5 外水压力下圆形截面水工压力隧洞变形特性分析 |
| 5.1 停工检修工况下模型试验结果分析 |
| 5.1.1 模型试验结果 |
| 5.1.2 衬砌内钢筋应力的变化 |
| 5.1.3 衬砌内混凝土应变的变化 |
| 5.1.4 衬砌与围岩的相互作用力 |
| 5.1.5 围岩内渗流场变化情况 |
| 5.1.6 外水内渗 |
| 5.1.7 衬砌与固结灌浆圈的承载比例 |
| 5.2 外水压力作用下水工隧洞衬砌有限元计算 |
| 5.2.1 计算模型 |
| 5.2.2 计算分析 |
| 5.2.3 小结 |
| 5.3 本章小结 |
| 6 水工隧洞混凝土衬砌裂缝宽度计算研究 |
| 6.1 对现行规范公式的修正 |
| 6.1.1 规范衬砌裂缝宽度计算公式 |
| 6.1.2 对现行规范衬砌裂缝宽度计算公式的修正 |
| 6.1.3 小结 |
| 6.2 采用统计学原理对裂缝平均宽度计算公式的拟合 |
| 6.2.1 钢筋平均应力计算公式的拟合 |
| 6.2.2 裂缝平均宽度计算公式的拟合 |
| 6.2.3 误差分析 |
| 6.2.4 拟合公式计算结果与原型监测数据的对比 |
| 6.2.5 小结 |
| 6.3 限制衬砌裂缝宽度必要性的讨论 |
| 6.4 本章小结 |
| 7 结论与展望 |
| 7.1 主要结论 |
| 7.2 研究展望 |
| 创新点摘要 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间发表学术论文情况 |
| 致谢 |
| 作者简介 |
四、柘溪水电站引水隧洞钢筋混凝土衬砌非线性有限元计算研究（论文参考文献）
- [1]考虑钢筋滑移效应的高压隧洞衬砌配筋计算方法[J]. 兰伟钦,肖明. 水电与新能源, 2021(04)
- [2]长距离盾构输水隧洞双层衬砌结构力学特性研究[D]. 郑怀丘. 华南理工大学, 2020
- [3]盾构隧洞预应力复合衬砌计算模型与承载性能[D]. 杨帆. 武汉大学, 2019(06)
- [4]环锚无黏结预应力混凝土衬砌计算方法与锚固可靠性研究[D]. 荆锐. 天津大学, 2018(06)
- [5]复杂深埋水工隧洞地震响应与减震措施研究[D]. 邓建. 武汉大学, 2017(06)
- [6]水工隧洞施工运行期稳定性反演分析研究[D]. 赵辰. 武汉大学, 2017(02)
- [7]立洲水电站引水隧洞衬砌结构与围岩固结圈联合受力分析[J]. 韩纯杰,贺双喜,赵继勇,王志鹏,杨鹏,祁伟强. 红水河, 2016(04)
- [8]水电站引水隧洞衬砌结构三维有限元分析[J]. 赵冰华,邵潮鑫,沈振中,张士萍. 科学技术与工程, 2014(31)
- [9]小浪底无粘结环锚预应力混凝土衬砌结构应力状态及安全评价分析[D]. 随春娥. 天津大学, 2014(11)
- [10]圆形水工压力隧洞衬砌变形特性与限裂设计研究[D]. 沈威. 大连理工大学, 2012(09)